Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Методические основы исследования геологических неоднородностей сложной среды рефрагированными волнами

ВАК РФ 04.00.22, Геофизика

Автореферат диссертации по теме "Методические основы исследования геологических неоднородностей сложной среды рефрагированными волнами"

0 3 9?

УРАЛЬСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ РАН ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНСТИТУТ ГЕОФИЗИКИ

На правах рукописи УДК 550.834.3

ЦШЕР ВИКТОР АДОЛЬФОВИЧ

МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВ« ИССЛЕДОВАНИЯ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ НЕОДНОРОДНОСТЕП СЛОЖНОЙ СРЕДИ РЕФРйГИРОВАННЫНИ ВОЛНАМИ

Специальность: 04.00,22 - Геофизика

Диссертация на соискание ученой степени доктора геолого-минйралогичяских наук в форме научного доклада

Екатеринбург, 1992

Работа выполнена в Казахском филиале Всесоюзного научно-и-следовательского института разведочной геофи?чки (Казфилиал ВИРГ) НПО "Рудгеофнзика".

Официальные оппоненты:

доктор технических нар, пргчшссор ПГ9 В.Й.Силаев доктор геолого-минералогических наук, профессор Ю.К.Щукин доктор геолого-минералогических наук й.Н.йнтоненко

Ведугяя организация - Казахский научно-исследовательский институт минерзльнгг-о сырья с КазИЫС) НПО "Казрудгеология"

Запита дигсертации состоится ".2.7."1992 г. в /О. часов на заседании Специализированного совета Д 003.?1.01 в ордена Трудового Красного Знамени Институте геофияики Уральского отделения РАН по адресу: 620219, г.Екатеринбург, ул. Амундсена, 100.

€ тучным докладом можно ознакомиться в библиотеке института геофизики Уральского отделения РАН.

Диссеотация в форме научного доклада разослана "1992 г.

Ьченый се] дегарь Специализированного ^

совета, доктор физ,- мат. наук ^^""Нв,В.Хачай

•• - Г.ГГ Г¥ • ■ ■

Г . - г -

. . I- ' ; ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАВОТ11.

'I'Д3С.Актуальность проблемы. Сейсмические методы занимают в гео-Флзике'педуцрп ней го в связи с многообразней реиае' ых ими геоло-гич:;ких задач, высокой разреыаюцей способностью, глчбшоюстьв исследовании и еще нераскрытыми потенциальными возможностями. Наиоольасе распространение получили глубинное сейсмическое зондирование (ГСЗ) земной кори с применением различных классов ьо/,. нетод отраженных волн (НОВ. ОГТ) и корреляционный метод преломленных волн (КМПВ) при изучении осдочного чехла и кровли фундамента. Быстрому развитию сейсморазведки способствовало нредстав-о слоисто-однородиой модели земной кори.

Если модель слоистой среди адекватна осадочным разрезам, о чем свидетельствуют геологические данные, то расчленение консолидированной части земной кори на однородные слон вызывало возражения еще в период становления ГСЗ С З.Оуллард, 193У г.„ Г,.С.Алексеев, 1962 г. и др.), что подтгчрдили и первые неудачи ¡>[11К при изучении фундамента в открытых районах ( Н.К.Леев, /!.К.Озеров и др., 1958 г.). Одновременно разрабатывались моде-ти градиентной и градиентнослоистой ( слоисто-неоднородном с^едч, которые в большей степени отракают реальную геологическую среду, но не настолько, чтобы эффективно ренать практи-чаглкв зацачи геологии.

Потребовалось ввести понятие слояной ( слоинопостроенной) среди, особенности которой заключаются в высокой скорости геикнических волн, слабой скоростной дифференциации пород, отсутствии регулярных отраяагацих и прел, 'мляющих границ раздела или их гетерогенном строении, наличии во вмещающей среде се£-гуй'шских неоднородностей различных рангов произвольной формы г чяроховатими *и нерезкими границами, в большинстве случаев -■в^эешш с геологическими неодньродностями. 120]. При этом под сеЯскиче^кимн неоднороднстями понимаются аномалии упругих пвпДпти в разрезе на региональном фоне вмещающей среды, под геологическими неоднородностяии - сейсмические неоднородности, соответствующие конкретному геологическому объекту .

Наибольяий поисковый интерзс представляют им инг геологи-ческиь неоднородности (комплексы пород различного вещественного состава, ин.ризивы, разломы и узлы их поресечеНий, зоны рззямотнеиия и оьилоруди-х изменений пород, румне эалеяи,

гг«р.ьые купола, рифовые массивы и т.п.), ибо с ними пряно или косвенно связаны месторождения полезных ископаемых.

Структурные методы сейсморазведки ( НОВ. ИЫПВ ), основанные на ограненных и головных волнах, имеют существенные ограниченна при изучении сложной среды и выделении в ней неструктурных геологических неоднородностей. В этой связи еце недостаточно :-йСпол' зувтся возможности рефрагирова"Ных волн, которые с допустимой точностью позволит определить скорость распространения волн и характер ее распре»еления в исследуемом объеме среды.

Опираясь на связь скорости с основными геологическими факторами ( вецественныы составом, тектоникой, степенью метаморфизма пород и т.п.), с участием метода рефрагированных волн ' МРВ ) можно изучить внутреннюю структуру сложной среды, оценить ее состав, а также выделить и оконтурить отличимие по упругим свойсгэм сейсмические неоднородности.

Несмотря на то, что усилиями многих исследователей разработаны основные половониа теории ресрагирпванных волн, алгоритмы к прсгракино-'латсматическое обеспечение для обработки иа-?ер:-:алог и? ЭВМ. элементы методики полевых работ, получены по--хамтельние геологические результаты, мирокого распространения лри изучении сложных сред на поисковой стадии работ метод ре-Зрагхро"-энных волн не получил.

Отмеченные выше обстоятельства позволяют считать своевре-:!ск)!им :: актуальным дальнейве- развитие представлений о сейсни-чэпкой модели земной кори к ее элементов с позиций рефрагодго-вгшшх еояч, экспериментальное доказательство вирокого распространения сейсмических неоднородностей во вмецапцей градиентной среде ь реальных услов; :х, разработка методических основ и технологии выделения и исследования сейсмических н:однородно:тей слоеной среды комппекпм методов на базе МРВ и их подт. зрждение незыми геологическими результатами в различных районах.

Перечищенные проблемы в свое время в той или иной степени решены и опубликованы автором и его коллегами, поэтому научное обобщение и системное изложение авторского материала в форме ночного доклада может способствовать повыш нив эффективное: сейсморазведки сложных сред.

Целью работы являете разработка методи^ск-.х основ исследования геологических неоднородностей сложной среды реФраги-ровлнныни войнами.

Задачи исследований. Для дктичения поставленной цели еобходимо било решить следдвщие задачи:

разработать сейсническув модель геологической неоднородности к метающей среды с позиций физических основ и возмо*ностей метода

¡ефрлгировзнннх волн;

разработать универсальнув методику полевых работ х, обработки [атериалов на базе продольного и непродольного профилирования НРВ ¡ля поигков и локализации сейсмических неоднородностей; разработать технология работ НРВ на различных стадиях геолого-1азведочннх работ;

определить геологические задачи, реиаемые НРВ самостоятельно или I комплексе с другими метогэми, и область применения методики; ■ получить новые геологически? результат!- в гзйонах с раз-шчннм строением, подтвер*давчие эффективность метода. Научная новизна.

1. Получены новые представления о сейсмической иоделл •еологических неоднородностей елочной внецавчей среди и докатим их многообразие и адекватность реальным сейсмогеологи-г?ск»!'Ч условиям.

2. Разработаны и предломены методические основы исследо-сейсмических неоднородностей среды методом рефрагиро-

*анннх волн:

- методика вычитания полей и ечализа аномалий рефрагирован-лнг. волн;

- новый способ сейсморазведки - сейсмическое просвечивание ЧРВ ( СП НРВ ) для поисков и оконтуривания сейсмических неоднородностей (на уровне изобретения):

- новая методика определения эффективной скорости по совокупности годографов волн разного класса;

- технология производства работ НРВ;

- основные положения комплектования НРВ с другими методами геофизики.

3. Определены и систематизированы геологические задачи, эетмые метолом рефрагированных волн, на различных стадиях геологоразведочных работ.

4. Получены новые геологические результаты в нефтяных и рудных районах прч изучении земной коры и поисках местороядений юлезных ископаемых, подтверждавшие методические разработки и имевшие самостоятелшое научное и практическое значение. ;

Практическая значимость раСитц. Главков практическое а.чачйние работа состоит в том, что создана методика поиск* и локалиг-оции геологических неоднородностей в слояноГ среде 'кадочных отложений и фчндамента, которая может бить использована при поисках нефте- и рудоконтролирующих объектов и собственно месторождений рудных полезных ископаемых.

Глубинные исследования Прикаспийской ьпадины штолнли разработать новые представления об ее строении, истории развития и перспективах нефте азоносности. На восточном окончании профиля ГСЗ Челкар-Волгоград бнло выявлено поднятие в подсолэ-зых отложениях, где впоследствии летальными работами и бурением зткрыто крупное месторождение нефти Йака-мол. По данным региональных работ, выполненных в Северо-Восточной прибортовой зоне Прикас. лйской впадины , построена карты кровли подылнлих «шаиений и поверхности фундамента, кото, не послужили основой для постановки поисковых работ.

Н" Кызылкумской геокингйическом пилигоне по комплексу (логических данных построены разрезы земной коры, коттне позволяют установить связь рудоносных структур с глубинным строь-пием и используются при выполнении программы прогнозного т-го— динамического картирования и бурения сверхглубокой скважины.

и процессе апробации и внедрения НРБ на месторождениях г.е-лимталлов (Йайрем), нелезомарганцевых руд ( Увкатын), мегчокол-чяданных руд (Среднеорский рийон), хромитов Кемпирсай ), з уцд-нах районах Прибалхавья, Северо-Западного Каратау, гре.?1ш"<:?.!р~ му^инспой депрессии с Казахстане, на ггяиметаллическом ме«о-рп^знии Йдрасиан в Таджикистане, на золоторудном месторождении йщунтац в Нзбекистань подтверждена эффективность предлагаемого методического комплекса и Получена новые геологические данные о глубинном строении рьдных полей и месторождений, использованные для проектирования поисковых'работ и прогноза рудоносности.

На Мирунтауском рудном поле по данным МРВ построена схема наиболее вероятного распространения зон рудолокализации и определены направления поисков на флангах месторождения. В Кемпр-сайском рудном районе спосоьим СП МРВ открыто месторождение хро-ми.овой руды с прогнозными запасами порядка 25 млн. тонн.

По материалам НИР разработаны, изданы и внедряются методические рекомендации по СП НРВ.

Апробация раб ты. Основные положения и результаты работы

апробирован:: на ÜI Всесоюзной научно-технической геофизической конференции ( Ленинград, 1968 ), Втором Всесоюзном совекании ( Алма-Ата. 1969 ). Всесоюзном научно-техническом совещании (Москва, 1976), Всесоюзном симпозиуме (Москва. 1984), Неядуна-родном совемнии (Киев, 1974) по изучению земной кори и верхней наитии методом ГСЗ; на Uli Всесопзной Иаучго-техн- ческой геофизической конференции по поискам и подготовке неотегазоперспек-тивных структур к разведге (Львов, 1972): на иколе передовогс опита ( Баку, 1Э76 ), Республиканской научно-технической конференции ( Алма-Ата, 1978 ), совецании ( Уфа, 1979 ), иколе передового ошга (Фрунзе, 1978), Всесоюзном научно техническом совещании ( Ленинград, Т303 ), Всесоюзном симпозиум", (Хронтап, ^985), по проблемам рудной геофизики; на Всесоюзных совещаниях по исследованиям геодинамических полигонов и рудных псглт в районах бурения сверхглубоких скваяин ( Нурунтау, 1390, Г*.', Свердловск, 1991).

Публикации. Основные результаты исследований опублико:.-. ¡:, в 43 печатных и фондовых научных работах, в том числе в G-r; нографиях. Получено авторское свидетельство на способ и изда иэтодические рекомендации по СП МРВ, вышли два сборника сте?-' под научной редакцией аптора, одна статья опубликоэана в СЯА.

Структура и объем работы. Диссертация представлена в ферзе научного доклада по совокупност" р*бот и состоит из 3 глав и яп-нлвчения, содержит 56 страниц текста, 5 таблиц, библиографии из 29 наименований.

Исходные материалы и личный вклад автора. Работа выполнена в рамках научной тематики Казахского филиала ВИНГ НПО "Рудгео-физика" и произвсдственных проектов Йлийской геофизической экспедиции КазгеоФизтреста.

В течение всего периода исследований автор гпинимал в них непосредственное участие в качестве исполнителя, ответственного исполнителя, руководителя научно-исследовательских тем и производственных проектов.

Выполнен большой объем экспериментальных работ, впервые обобцена и системно излокены материалы, обосновывавшие сейсмические модели геологических неоднородноетей в градиентной вмешавшей среде.

Автором впервые разработаны основные принципы технологии работ МРВ и его кпчплексировешия с другими геофизически-'¡f методами;

на уровне изобретения разработан способ сейсмического просвечивания (СП МРВ); разработаны новые элементы ч создана универсальная мето'дика вычитания полей и анализа их аномалий.

Впервые осуществлена систенатизация геологических задач, решаемых UPB самостоятельно или в комплексе на различных стадия* ГРР.

Получены ванные новые геологические результаты в различных районах.

Главный вклад автора заключается в тон, что впервые на основе развитого им метода релрагираванных волн создана методика обнаружения и локализации неоднородностей, вплоть до рудной залежи, что обеспечило решение конкретных геологических задач в условиях сложной среды.

В решении задач, рассмотренных в настоящей работе, в разные годы приникали участие сотрудники научных и производственных организаций: в развитии представлений о сейсмических моделях среды, разработке и опробовании СП МРВ Л.П.Певзнер. В. Л. Локидов, И.й.Мельников, Ф.Й.Хабибуллин; в экспериментальных работах и инте, претации материалов fi.П.Андреев, В.П.Комаров, Б.А.Хрычев; в геологической истолковании сейсмических результатов Ю.Й.Волож, Н.Я.Кунин, Р.Б.Сапожников и др.

Без фундаментальных, теоретических и экспериментальных исследован»' ведущих ученых и специалистов в области ГСJ и рудной сейсморазведки автор не смог бы успевно ревить поставленные задачи.

Особую роль в реализации авторски:: идей сыграли разработка новейших методик, алгоритмов и 1Ш0 на ЭВМ сибирской школы геофизиков под руководством Н.Н.Пузирева и С.В.Крылова.

Йвтс,] выражает свою лризнательность и благодарность Н.В.Не-волину и Н.Я.Кунину, которые оказали ремающее влияние на формирование его научной деятельности: В.С.Дружинину, А.К.Кур леееу, В.й '{расноперову, А.А.Молчанову, Б.П.Ражему - за консультации и поддержкч при подготовке работы.

Защищаются следующие основные положения.

1. Сейсмическая модель зеынэй коры и ее элементов (сложной среды), представляющая собой композицию сейсмических неоднородностей различного ра...'а, кот pue отличаются от пад;;ентнои вмещающей греды упругими свойствами и могут быть выявлены и исследованы рефрагирова.ными волгами.

2. Метопика и технология исследования неоднородностей слоа-ноР среды рефрагированныыи волнами, заключающаяся в:

- вычитании полей рефрагированных волн и анализе их аномалий, повывающей геологическую Эффективность МРВ;

- сейсмическим просвечивании среды, обеспечивающем уверенное выделение и локализацию сейсмических неог.чородн'стей на фоне помех;

- расчете эффективной скорости по совокупности годографов отраяенных и слаиорефрагировашшх волн, чеканенных влиянием вывелеваяих неоднородностей;

- определении условий и порядка применения разли.ных типов систем наблюдений продольного и непродольного профилирования НРВ.

3. Область применения И11) в комплексе геофизических методов на различных стадиях ГРР.

4. Новые представления о геологической строении земной керн, фундамента и осадочного чехла, а так«е перспективах нефте- : рудоносностн некоторых ваанейаих районов Казахстана и Средн-м Азии.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. СЕЙСМИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ СЛОЯНОЯ ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ СРЕДИ

Введение. !. Экспериментально установлено, что реальная геологическая среда неоднородна по геологическим и физическим, о том числе упругим, свойствам. Основной задачей практической геологии являются поиски и определение иестополоаения в некотором объеме исследуемой среды геологических неоднородностей, п^ед ставлявщих собой полезные объекты.

Сейсмическая вмещавщая среда - это некое идеализированное геологическое пространство с усредненной скоростной характеристикой, в которой сейсми'.эские неоднородности прозрач н и как бы отсутствуют.

Под сейсмическими неоднородностями мн понимаем объекты, ощутимые для данной длины волны и отличающееся от вмещающей среды по скоростч распространения упругих колебаний, изменению ее градиента и степени затухания сейсмических волн.

Сейсмические неоднородности однозначно соответстр. ют геоло-

гнчйским неоднородностям, в то время как не все геологические неоднородности находят отражение в волновой поле, что зависит от упругих свойств объекта и вмещающей среды и разрешающей шособно-ти метода. Понятия вмещающей среды и неоднородности относительны, то есть неолчородности низшего порядка становятся вмещающей средой для объектов более высокого порядка при изменении масштаба исследоьаний.

2. Рефрагированные волны обладают некоторыми специфическими и общими для всех сейсмических волн особенностями:

- кажущаяся скорость рефрагированной водны в среднем увеличивается с удалением от пункта возбуждения, что служит основным признаком положительного вертикального градиента скорости;

- истиь..ая скорость е точке максимального проникания луча н-Фрегированноь волны равна ее кажущейся скорости в точке выхода луча на поверхность, что является основополагаш ш в методе рефрагк ованных волн:

- геологические результаты по данным НРБ определяются влия>пен на скорсс.ь сейсмических волн состава геологических образовала, степени метаморфизма, глубины залегания, -рещиноватости горных пород и других геологических факторов.

1.1. Сейсмическая модель вмещающей среды.

Характер вертикального градиента скорости сейсмических волн [¡о вмещающей среде монет быть установлен либ ' по годографам пер-бл/. вступлений при наземных наблюдениях, либо по данным скважик-Н'.;;; работ акустического коротана <ЙК» и вертикального сейсмического профилировапя (ВСП).

Гейсмическая модель -реды земной ¡:оры с положительным вертикальным градиентом скорости общьпризнана и в настоящее вреия дискуссий ..ракп. ¡ески не вызывает.

Экспериментальные данные о скороиной характеристике разреза земной корч базируются на результатах анализа годографов волн и определениях эффективых, пластовых и истинных скоростей, выполненных. по профилям ГСЗ многими исследователями. На подавляющем больвинстве профилей ГСЗ наклон графиков непараллельное™ нагоняющих годографов направлен в сторону от пунктов взрывов 12,5,11, 281. В таблице 1 приведены значения коэффициента (Т > схождения

годографов по некоторых профилям в разных сейсмогеологическнх условиях - в открытых районах и глубоких впадинах.

Таблица 1

Профили ГСЗ

Значения Т , с/кы

Пределы I Средни? изиенений I значения

°Фараб - Тандыбулак Темкртеу - Куйбывев Нссигашй Челкар -Волгоград Лешшабад-Иараунгур

Центральные Кызылкумы

Центральный Казахстан

Йго-Восточный Казахстан

Прикаспийская впадина

Ферганская впадина.

-3

(2-ЗЫ0

-3

(2—6 Э*10

-3

(2-8)*10

(4-8)*10

(5-25М0

-3

2.4*10

-3

4.0*10

-3

4.6*10

6,0*10

14.0*10

Примечание: Использованы исходные годографы волн по длинам В.3.Рябого, Б.А.Хрычева, В.И.Йацилова, В.А.Циммера. И.С.Вольвов-ского и др.

Значения коэффициента Т свидетельствуют о том, что среда характеризуется полоаи1вльным вертикальным градиегтом скорости ьмн и величина сховдения нагоняющих годо) рафов колеблется незначительно для однотипных районов. Во впадинах "С выше за счет увеличенной мощности осадочного чехла.

1о результата» полевых и лабораторных измерыий скорости волн в породах фундамента с учетом давления и температуры (Авер-бух А.Г., 197?: Воларович М.П., 1964 и др.) так«'? установле-

3

- il -

но увеличение скорости сейсмических волн с глубиной.

Так, в среднем до глубины 4 км градиент скорости равен 0.15 1/с,

в июервале глубин 4 - 14 км - 0.02 1/с.

Практический интерес предстыляет та часть фундамента отбытых районов, в которой сконцентрированы поиски и разведка шшз-ных ископаемых (до 2-3 км).

В н-стояиее время во многих бурящихся скважм, .х проводятся наблюдения ВСП и АН. Нами ьлполнен анализ результатов скваяинных сейсмоакустических работ в рудных районах: на сурьмяно-ртутных месторождениях Хайдаркан, Чаувай, Кокбелес в Киргизии; на полиметаллическом месторождении Ыч-Кулач и золоторудном месторождьнии Нурунтау в Узбекистане: на месторождениях полиьеталлов, медных колчеданов, медистых песчаников, хромитов в Казахстане (Хайрем, Рудный Алта(*. Джезказган, Кемпирсай); в Норильском рудном районэ (Григорьянц б.Г. Калинин О.И. , Кулемина Н.П. Калавников Р.М., Певзнер Л.А., Покидов В.Л., Тореев B.D., Хайрутдинов Р.Н., Хаби-буллин Ф.А. , Цимиер В.А. , Частная Т.Г., верба И.Г. и др.: 1974, :Эи4, 198R, 1988, 1989 г.). 1э1.

Результаты прямыл измерений скорости волн в естественном залегании пород многообразии и противоречивы, поэтому наличие положительного вертикального градиента скорости в фундсченте вызывает дискуссии f требует доказательств. Особенно различаются графики U(z) в одиночных скважинах и группах скважин.

По наблюдениям в одиночных скважинах выделяются три группы графиков U(z) [5,63.

Первая группа графиков U(z) характеризуется нормальным нарастанием скорости с глубиной. Наблюдается зависимость градиента скорости о- состава (до гл^ины 500 н): в терригенных отложениях градиент (1/с) имеет значения 4.0-8.0: в карбонатных породах он составляет 2.5-7.0; в сланца.. - 2.0-4.0; в зффузивах -1.5-2.0. Подтр"ф!<дается зависимость скорости волн и от глубины залегания пород. В Мурунтауской сверхглубокой скважине СГ-10 и ее спутнике МС-2 нарастание скорости волн с глубиной фиксируется вполне уверенно на всю глубину скважины (3000 м), градиент скорости с глу-ииной умпьяаетсл. По СГ-10 среднил вертикальный градиент скорости (1/г) равен по ьнтервалаи: до 500 м - 4.0; 500-1500 н -0.7; 15003000 м - 0.3: 500-3*00 и (средний) - 0 4. По скважине МС-2 соответственно: до 500 и - 2.0: 500-2000 м - 0.5.

Пиложителы.чй градиент скорости в разрезе подтверждае-ся и

поведением графиков углов подхода волн к стволу скважины по ВСП.

Вторая группа графиков (Hz) отобраиает разрезы, где практически отсутствует вертикальный градиент скорости волн или он весьма мал на глубинах 50-150 ы и более, причем в породах раз-различного состава - интрузивных, эффузивных,осадочных.

Третья группа графиков представлена сложной зависимостью скорости от глубины - в, основном скорость уменьшается с глубиной, что чаще всего связано с залеганием высокоскоростных пород над низкоскоростныни.

Более представительны материалы АК и ВСП по профилям скважин. Для выявления сл^оой положительной градиентноеги на фоне некоррелируеных помех необхолнмо рассматривать осредненные значения скорости, которые отражают интегральную характеристику некоторого объема вмещающей среды. Так, по результатам осреднения сложных одиночных графиков АК на фоне разного знака флуктуация в различных сейсмогеологических уповиях устанавливается полояию-льный градиент скорости.151.

Поскольку бурение преимущественно сконцентрировано в рудных и угольных районах, где глубина сквааин, за небольшим исключением, не превышает 1500 и, то основные сведения о скорости^; характеристике фундамента содержатся в материалах наземных сейсмических работ.

В качестре основного доказательства гра-.иег.тности разреза фундамента обично приводятся графики непараллельности годо-• графов. 0 пределах изменения углового коэффициента (Т ) графиков 0(2) рофрагированных волн от фунпмента информация имеется по различным районам Союза, часть из которой приводится в таблице 2 151.

Как видно из таблицы, положительный вертикальный градиент скорости сейсмиче. :их волн в сундаменте подтверждается схонденк • ем нл.-оняющих годографов, в то не время значение коэффициента X отличается более, чем на порядок, что отеде^яется ьногообразиеи геологически обстановки в кажпм конкретном районе.

Разрезы осадочной толщи земной коры характеризуются значительной контрастносг ю упругих свойств на границах раздела и регулярностью распределения их в пространстве, Поэтому для их изучения преимущественно используется метод отреченных волн, роль же МРВ незначителы з, Интеоес представляют разрезы п пе;еслаиванием

Таблица 2

Район 1 исследований 1 1 1 1 Геологическая ! ситуация < Значения 'С Пределы изменений 1 1 1 с/км Среднее значение

\ 1. Русская плат- Архейский кри- 3 -3

форма сталлический (2.0-5.6 )*10 3.7*10

Токмовский Фундамент

свод

2. Каз-хстан Палеозойский 3 -3

Дяезказганский складчатый (7.0-ЗЧ.0Ы0 17.0*10

рудный район фундамент

Атчсуйский Палеозойский •3 -3

рудный район складчатый (2.0-20,0)*10 4.6*10

Фундамент

Восточные Палеозойский •3 -3

рай ны складчатый С7.0-30.0)*10 19.0*10

Фундамент ■3 -3

Кемпирсай Серпентиниты (7.0-23,0)*10 12,0*10

3. Центральные Палеозойский -3 -3

Кызылкумы, Фундамент (2.0-18.0М0 5.7*10

Иур^нтац

4. Урал Палеозойский -3 -3

Фунданинт, из- (3.0-24.0Ы0 7.3*10

вестняки,' ланцы

Примечание: Расчеты выполнены по материалам Й.Г.Йвербуха, г.Н.НазарНого. И.П.Перкова, Н.А.Мельникова, В.А.Циммера. В.Е.Нестер .¿ка и др. •

тола осадочных пород.оцутимс.л для рефрагированных волн мощности и

- 14 -

различных по составу и сейсмической скорости.

По обобщающим зависимостям исг) (Авербух П Г., 1975) на равных глубинах отчетливо проявляется различие абсолютных значений скорости волн а осадочных породах разного возраста и состава. Вертикальный градиент скорости наблюдается во всех отлояениях, кроме соли, и составляет в среднем: для кайнозойских, кезозойских и палеозойских тарригенных пород, залегающих на глубинах до 3 км, - о. 501 /с; для палеозойских террнген^х пород на глубине до 3 км - 0.35 1/с; для мезозойских карбонатных пород - 0.25 1/с ; для палеозойских карбонатных' пород до глубины 2 км - 0.0 1/с, глубже 2 км - 0.2 1/с. Выявляются основные закономерности : Ополоннтелыш1'1 вертикальный градиент скорости уменьшается с глубиной; терригешше осадочные • ороди имеют болеь высокий градиент скорости, что ванно для их выделения с помощью рвфоагированных волн.

Наличие полоаительного вертикального градиента скорости в осадочных отлокениях подтверядаигся наблюдениями в разных районах. Например, по аффективным сейсмическин моделям Ферганской впадины (Гельчинский Г.9. и др., 1974) значения вертикального градиента скорости колеблются в пределах 0.6-1.3 1/с. По графикам ьепараллельности нагоняющих годографов от подсолевых отлойешш в Прикаспийской впадине, залегающих на глубже более 7 км, величина 'С в среднем составляет 25*Ю"3 с/кн [5,13].

Таким образом, теоретически и экспериментально в большинстве случаев устанавливается увеличение скорости сейсмических волн с глубиной залегания пород земной коры, ее консолидированной части и осадочного чехла. Для )бъективного изучения градиента скорости волн во выощавдей среде, особенно в фундаменте, нро6уо-диыо применять методы и системи наблюдений, способные исследовать интегральную скоростную характеристику разреза: метод рефра-гированных волн на профилях, ьревыаавщих по длине в 5-10 раз раз-мери аномальных зон; акустический и сейсмический каротани по профилям скважин, расположенным за пределаки а омалышх зон; вертикальное сейсмическое профилирслание из серии пунктов возбуаде-ния упругих колебаний, разноудаленных от сквааины по некоторому профилю.

й то же йремя установлено, что иногда в интересующем исследователя шт. зрвале разреза положительный вертикальный градиент гейсиической скорости очень иал или отсутствует, или скорость с

глубиной уменьшается, что требует тщательной оценки целесообразности или возможности постановки работ МРВ как с методической, так и с экчомической точек зрения.

1.2. Сейсмическая модель геологической неоднородности

Г ологическини и геофизическими исследованиями однозначно доказано неоднородное строение земной коры как по латерали, так и по вертикали. При этом выделяется неоднородности разного порядка-от глобальных размеров до микрообъектов.

Главной особенность» сейсмической модели геологический неоднородности применительно к рефрагированным волнам является ее отличие от вмещающей среды по скорости распространения упругих колебаний

Возможносг обнаружения сейсмической неоднородности в волновом полб с позиций лучевого метода определяется соотношением длины волны и мощности или размеров неоднородности.

С точки зрения возможностей рефрагированных волн следует отдельно классифицировать неоднородности» близкие по форме к изоме-тричным телам, с линейные объект», площадь распространения которых значительно превышает их мощность. Первый тиг. неоднородностей преобладает в консолидированной части земной коры, роль МРВ для их обнаружения и исследования в общем комплексе геофизических методов может быть существенной. Неоднородностями второго типа в основном сложен осадочный чехол, где Н?В целесообразно использовать при решении отдельных специфических эалач. Линейные структуры в фундаменте чаще всего выделяются МРВ по косвенным признакам.

1.2.1. Сейсмические модели геологических иеодиородногтей земной коры

Прч исследовании земной кори по латерали выделяется неоднородности различного порядка: земная кора океанов, континентов и промежуточного типа: на континентах - земная кора "открытых" и "закры1ых" районов: во рпадинах и складчатых областях - структуры б лее высокого порядка ( структурно-вещественные комплексы также различных рангов: блс.;и земной коры: проыбы; поднятия: линейные зоны различной природы, строения и состава; интрузивные массивы: зон* вероятного возникновения очагов землетрясений

и т.п.).

По вертикали основными неоднородностями земь.й ко^ы являются мощные контрастные по внутреннему строении и физический свойствам .слои - осадочный чехол и консолидированная часть, которые, в свою очередь, включают аналогичные неоднородности более высокого порядка.

Сейсмические данные свидетельствуют о том, что сейсмические неоднородности всех уровней отличаются по скорости распространения упругих колеоаний. Так, по данным И.П.Косминской (1968), усредненные графики зависимости скорости сейсмических волн от глубины в земной коре существенно отличаются для окианических и континенталыш:. структур.

о Различие скорости сейсмических волн и ее вертикального градиента для типичных структур .¡онтйнентэльной кори (складчатой области и впадины) очевидно в верхней части коры (до 2«, км), которая во впадине сложена осадочными отложениями, а в открытом районе - образованиями фундамента (2,5,13,18,19,27,28].

Если обратиться к структурам следующего ранга, то различие скоростных характеристик разреза земной коры сохраняется. Так, каждый блок консолидированной части земной кори в открытом районе отличается своими абсолютными значениями скорости сейсмических волн и ее вертикального градиента (5.19,2?,28]. В [5] приведены разрезы аномалий скорости пп профилям ГСЗ, на которых до-стато .но уверенно проявляются сейсмические неоднпподности в консолидированной части земной коры, в основном соответствующие тек, тоническим структура«, выделенным по другим данный.

Таким образом, геологические представления о строении земной корн и резуль аты сейсмических исследований создают обоснованные предпосылки для использования рефрагированных волн п^и изучении внутреннего строения земной коры и тектони"еского районирования территорий. Сейсмические модели геологических неодно-родног.тей земной корц свидетельствуют о возможности их выделения во вмецающей среде методом рефрагированных волн.

1.2.2. Сейсмические модели геологических неоднородностей фундамент;

Геологические неоднородности фундамента представляют наибольший интерес, и^о они косьенно или прямо связаны с мр: торождени-

ями твердых полезных ископаемых. Основными объектами исследований являются структурно-вещественные комплекс, интрузивы, тектонические нарушения и узлы их пересечений, зоны надвигов, собственно месторождения и т.д.

На разрезах в аномалиях скорости сейсмических волн, г слученных по Данным сейсмического капотажа и наземных наблюдгчий МРВ в разли них районах, отчетливо проявляется неоднородное строение по скорости волн как в зоье гипергенеза пород фундамента, так и в глубинной его части. Различие аномалий скорости по величине и знаку по латерали и взаимному расположению их по вертикали удовлетворительно соответствует структурно-вещественным комплексам, выделяемый по геологическим данным [3,ь,6,и,21,а3],

В различных рудных районах получен богатый материал по акустическому " сейсмическому каротажу, из которого видно, что в гз-давляющем большинстве случаев пониженными значениями скорости волн выделяются тектонические наруиения и зоны повышенной трещи-новатости. Так, на медно-порфировом месторождении Актогай в интервале разреза 240-270 ы по керну выделена зона трециноватости, в которой умен'кение скорости продольных волн по данный АК составляет почти 1000 !"с. Критерием выделения зоны могут служить скорости прог.ольных волн и отношение скоростей прод-льных и поперечных волн

Аналогичные результаты получены в юго-западном Прибалхашье и на Рудном Алтае, где зоны разл мов и дробления пород характеризуются пониженными значениями скорости продольных и поперечных ьилн, Общее снижение скорости, однако, осложнено флуктуациями в отдельных интервалах, что свидетельствует о крайне неоднородном внутренне строении и сосаве самой зоны.

Важное место в рудной геологии занимают геофизи шские методы, способные выяьлять неоднородности, имеющие непосредственное отн -ление к рудоконтролируюцим факторам или месторождению. В этой связи необходимо определить возможности ИРВ на основе анализа скорости сейсмических волн в рудных залежах и в окружающем их геологическом пространстве.

Скьааиннии) работами также установлено, что I больоинстве случае- рудные залежи и зоны околорудно-измененных пород характеризуются пониженными значени :ми скорости волн 1 сравнении с вмещающими породами. Так, скорость волн ниже, чем во внецашщих породах: в хромита., на местгрождены; Алыаз-Иеычукина ( Кемпирой ) -

на 1.0-2.0 "М/с; в шелезо-марганцевых и барит-полиметаллических р^дах Йтасуйского района - на 0.5-1.0 км/с; в яелизных рудах КМЙ-на 1.5-2.0 кк/с; в бокситах СУБР - на 0.5-1.5 км/с; в'полиметаллических рудах Рудного йлмя - на 0.5-1.5 км/с; в галенит-баритовых рудах йайрема - на 1.0-2.0 км/с; в мед«о-колчеданных рудах Средне-Орского района - на 0.5-1.0 км/с. (Покидав В.Л., Рабинович Г.Я., Случайно З.Е., Циммер В.А. и др.).

Рудные интервалы отчичавтся и аномальным поведением динамических параметров - по материалам ыегсквлаинного прозвучивания (Прицкер Л.С., 1991 г.) и ВСП установлено, что большинство рудных залеяей в естественном залегании характеризуете л существенным увеличением звукоптлощения и уменьшением амплитугч волн. 1 Многообразно поведение графиков скорости волн и в зоне околорудных изменений: в одних случаях мх влияние не устанавливается,- в других - оно значительное, в третьих - скорость уменьшается только в околорудном пространстве и не изненяется в рудном интервале .

В цело», несмотря на крайне слияний и многообразный характер изненения скорости продольных и поперечных волн, суммарно зоны рудных заленей и околорудных изменений, как правило, отличаются по скорости волн от вмещающей среди, что создаст благоприятные предпосылки для их поисков методом рефрагироваиных волн.

1.2.3. Сейснические модели геологических неоднородностей осадочного чехла

Основными геологическими неоднородностяни в осадочном чехле, которые предстаг яют интерес и могут бить выделены методом рефрагированных волн, являются: переслаивание слоев высоко- и ..из. о-скоростных пород, соляные купола, рифы, карсты, опопзни и т.д.

В некоторых осадочных бассейнах широкое распространение в разрезе имеют соляные купола, которые могут экранировать нефтяные залежи и этим вызывают определенный интерес. В сравн нни с надсо-„евыми терр'тенно-карбонатными отлояениаии, которые характеризуются изменениями скорости сейсмических волн с глубиной от 15002000 до 4400-4600 и/г. скорость упрупх колебаний в соли практически постоянна и равна 4500-4700 м/с, вертикальный градиент скорости отсутствует [1,13.251. При таком соотношении упругих параметров соляные купола создают значительные временные: аномалии в

волновом поле, что является существенным осложняющим фактором для сейсморазведки при прослевивании подсолевых горизонтов, но и надежным признаком при изучении самих диапиров. в ток числе и рефрагироваиными волнами.

Имеются сведения, что рифы также отличаются по скорости волн от вмещающих пород в сторону увеличения.

Раьрезы осадочного чехла практически повсеместно представляют собой переслаивание высоко- и низкоскоростшх (волноводы) пород. При изучении таких разрезов основная задача заключается в определении геометрического положения горизонтов и оценке вещественного состава чередующихся слоев, что имеет валнеймее значение при поисках нефтегазоносных структур. Наиболее распространено переслаивание карбонатных и терригенных пород, которые в большинстве случаиз отличаются по скорости волн (в средней на 1000 м/с.). Применение ИРВ в комплексе с НОВ позволяет разделить, карбонатную и терригенную толщи более уверенно. Основным признаком волновода П| и этом яг тяется затухание первых вступлений от высокоскоростного слоя разрыв годпграфа рефрагированной волны {1,12,25,28].

Таким оиразом, в осадочном чехле также имеет место специфичен не геологические неоднородности, которые отличается от вмещающей среды по скорости волн, что позволяет положительно оценить возможности МРВ для их поисков и изучения.

Выводы. Физические предпосылки и Фактические материалы по-?чоляют утверждать, что вмещающая среда земной корн и ее »"чмен-тов преимущественно характеризуется положительным вертикальным градиентом скорости и содержит в себе разяоранговые сейсмические неоднородности, которые отличается от нее по,упругим свойствам и соответствуют различным геологическим объектам. Следовательно, для исследования вмещающей среды и выделения в ней геологических неоднородностей могут быть использованы рефрагированные волны.

2. МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ НЕОДНОРОДНОСТЕЙ ВНЕШНЕЙ СРЕДУ

. Методические основы базируются на методе рефрагиюванных волн и включают: - ' годику вычитания полей рефрагированных волн и анализа их аномалий ( НВА ): -

- 20 -

- способ сейсмического просвечивания МРВ;

- методику определения эффективной скорое ги по осложненным годографам;

- оценку разревающей способности МРВ;

- основные компоненты технологии МРВ;

- основы комплектования МРВ с другими геофизическими методами;

- область применения МРВ и решаемые им задачи.

2.1. Методика вычитания голей рефрагированных волн и анализа их аномалий

Методика в определенной мере универсальна, ибо является основой технологии ПРО и может быть использована во всеа технологическом процессе; без нее эффективная реализация метода при исследовании геологических неоднородностей невозможна. МВД позволяет ревать кардинальные проблемы МРи: игключать влияние поверхностных Физических и технических и глубинных физико-геологических помех; установить природу волн, наличие положительного вертикального градиента скорости волн; выполнить глубокий анализ полей времен прихода и скорости распространения рефрагированных волн; оптимизировать визуализацию результативных материалов; оптимально проинтерпретировать полученные данные.

Вычитание полей рефрагированных волн служит способом получения аномалий полей и применяется на этапе обработки первичных материалов, аномалии полей используются при геолог¿-геофизической интерпретации. Исходя из геоль.ических задач, на основе МВй проектируется соответствующая методика работ, а первую очернь системы наблюдений.

Результатом применения методики являются: разностные годографы рефрагированных воль при непродольном профилировании; граф ки непараллельного нагоняющих годографов при продольном профилировании; аномалии полей времы и полай скорости.

Продольное и непродольное профилирование в НРБ в отличие от других сейсмических методов имеет равные возможности н используется самостоятельно или совместно в зависин.стг от ренаемых задач.

2.1.1. Графики непараллельности годографов 15}

Основный критерием наличия положительного градиента скорости в разрезе является увеличение кажущейся скорости волн, определенной по годпграфан, с удаленней от пункта возбуждения. В любом случае после построения графиков кажущейся скорости на них остаются искажения, что требует их осреднения. Поэтому графики К* (х) строят только в том случае, когда нет перекрытий годографов. При нормальной системе с нагоняющими годографами целесообразно пользоваться графиками непараллельности. Построение графиков осуществляется чутеи вычитания на одних и тех не пикетах профиля из времени прихода волны нагоняющего годографа времени прихода волны на1 оняемого годографа. Критерием рефракции является уменьшение разности в^-мен прихода волн ( д! ) с удалением от пунктов возбуждения. Преимущество графиков гЛ перед графиками ук(х) заключается в том, что при их построении вычитаются искажения на год . рафах, глзванные .локальными неоднородностями разреза, особенно ВЧР.

Степень схождения нагоняющих годографов рефрагированных волн имеет не только методическое значение, но может быте использована и как один из ряда критериев при геотектоническом районировании. В таблице .5 приведены рассчитанные по схождению годографов средние значения вер икального градиента скорости для крупных реги.-нов СССР 161.

Таблица 3

Районы исследований

Среднее значение градиента скорости. 1/с

Русская платформа Турансьая п,.ита Украинский щит Центральный Казахстан Тянь-1)ань Памир.

0.037 0.033 0.030 0.024 0.021 0.018

Прослеживается повыпение градиента скорости сьйсмических волн в земной коре с возрастом тектонической структуры.

2.1.2. Преобразование и анализ поля в^-мен при продольном профилировании 14.-5,6.7,211

Преобразовании и анализу подвергается специализированное поле времен, способц построения и обработки которого ( обратная задача) разработа.ш Н.Н.Пузиревым, С.В.Крыловым, Б.П.ишенькиныы, З.Р.Мииенькинои, И.Ф.Ек тудько.

' Перед построением поля рремен в годографы зносят поправки за ВЧР известными способами.

После введения поправок с годографов МРВ через равные расстояния от ПВ (равные базы приема - ди снимаются значения времен прихода рефрагированных в<-1н, которые в том яе вертикалььом масштабе откладываются на половине первоначального расстояния

( —.....-ОиА1:) от пункта возбуждения. Тачки,

соответствующие одной базе приема, соединяются кривыми.

База может бить очределена по формуле, приведенной в работе Н.Н.Пузырева (1975г.).

Построенное таким образом ппе времен до решения обратной задачи подвергается специальной обработке и ан^ли у. С этой целью используется методика вычитания и получения аномального поля времен.

Для примерно однотипных по геологическому строению районов выбирается "нормальный" годограф, который может быть получен путем осреднення всех или наиболее типичных годографов. Норнальмй годограф перестраивается в нормальное поле времен и вычитается из наблюденного поля Полученное поле аномалий времен подвергаете! далыгйией обработке, например, фильтрации и затем анализу. В первую очередь осуществляется районирование поля аномалий времен-ьиделяются ' йсмические неоднордности и разделяющие их зоны градиентов поля. По лучевой диаграмне, рассчитанной для нормального годографа, ориентировочно огпеделяетсл положение в разрезе выде-лрнньл неодно:одностей и их границ.

Преимущество поля аномалий времен перед пазрезами линий равных скоростей (?ПС) заключается в том, что сейсмпеск е неодноро-

дности в нем выделяются больвей контрастностью и более уверенно прослеживаются пологие зоны градиентов по*-», которые отрааапт наклонные гра.мци геологических блоков, например, надвиги.

По исходным годографам или полю времен ревается обратная задача рефрагированных волн. Рассчитываются истинные скорости в ло-ирдинатах х, z, т.е. на фиксированных глубинах разреза и г .кетах профиля. Информация видается в виде вертикальных графиков зависимости скорости от глубины. Как правило, графики U'z) имею" разброс значений скорости и требуй? осреднения. Критерии осреднения графиков до настояцего времени не отработаны и выбираются интерпретатором субъективно. Основными признаками реального существования аномалий скорости являются их наличие и корреляция на нескольких соседних графиках. Одиночные аномалии, как правило, считаются слу<, йныыи.

Другим крип.ием правильности осреднения графиков могут служить результаты физического или математического модмирования. Рг ультаты "сследований сви'етельствуют о том, что максимальные перегибы дной изолинии скорости в земной коре, наиболее вероя- q не могут прев..иать по вертикали 5-? км.

После осреднения кривых U(z) через точки с оду аковыми значениями истинной скорости проводятся линии равных скоростей (ЛРС). Та..ой разрез отражает близкий К реальному характер распределения скорости сейсмических волн в некотором объеме геологической среды вдоль профиля наблюдений и называется "суммарным фоном" ЛРС.

Путем грубого осреднения суммарного фона IPC или пс. нормальному полю времен рассчитывается и строится региональный фон ЛРС, который отражает характер изменения скорости волн по вертикали и горизонтали на некоторую глубину для относительно боловой территории. >

После вычитания из суммарно» о фона ЛРС регионального фона строится разрес аномалий ЛРС (АЛРС). Шкалой при вычитании ЛРС является тот интервал между соседними изолиниями скорости ре!иона-1ьне. о фона, в котором находится искомый элемент изолинии суммарного фона. Разрез АЛРС ел1.жит основой для выделения сейсмических неоднор^дностей и их границ.

Возможны и другиь варианты преобразования разреза ЛРС. Например в изолиниях аномалий глубин ЛРС. В этом случае определятся отклонения по глуб не каждой изолинии суммарного фыа от

- 24 -

аналогичной изолинии региональные фона.

После обработки разреза ЛРС вносятся корректив- в каркас сейсмического разреза, построенного по результатам анализа поля аномалий времен Наносится .. лончательный вариант границ сейсмических неоднородностей, которые классифицируются по степени достоверности в зависимости от их проявленности в различ. лх полях.

По сумме всгЧ информации строится сейсмический разрез. Суб-ropi зонтальные границы ¡.зздела или их элементы, как правило, строятся по методике преломленных волн, по отраяешшн и обменным волнам, если по профилю проводились работы соответствующим методом.

Разрез ЛРи для зек .ой коры может быть рассчитан в двух вариантах. Если в последующих вступлениях ко{. елир1 -тся "петли" годографов рефрагировашшх волн, то скорое.и по ним рассчитываются на всю глубину проникания лучей 115]. Зто не всегда удается сделать, тогда скорости определяются по рефрагировашшм волнам, которые прослеживаются до выхода в первь"* вступления волн от поверхности Нохоровичича. Для зенной коры в таких случаях удается осветить разрез до глубины 15-20 км, Глубяе разрез ЛРС наращивается по средним скоростям, определенным по отраженным волнам и пересчитанным в истинные скорости,

В рудных районах расчет скорости проводится по продольным волнам в первых вступлениях и, если выполнены трехкомпонентные наблюдения, то по поперечным волнам в лослед'чоигх вступлениях. Глубина освещения разреза определяется положительным вертикальным градиентом скорости волн и длиной годографа.

Достоверность построения сейсмического разреза проверяется прямой задачей, корректировка его производится до удовлетворительного совпадения наблюденного и рассчитанного полей времен. Оьи-чно этот предел равен или больие точности увязки по зремени годографов во взаимны: точках.

Толученный сейсмический разрез является основой для комплексной обработки другой геофизической информации и последующей геологической : ггерпретации.

Таким образом, нетодика вычитания полей и анализа их аномалий позволяет выполнить углуРпенную ос^аботку первичных материалов продольного профилирования МРВ и в совокупности с другими методами погучить основные сведения о сейсмической модели геологического разре-а района исследований.

2.1.3. Непродольное профилирование (-¡ейсмичесиое

просвечивание методом рефрагированных волн - СП МРВ)

Сейсмическое просве .ивание основано на изучении деформации волнового поля, вызванной реакцией на неоднородность, в реальной геологи'эской среде и выражающейся в изченении дине, шческих и кинематических параметров волн. Иными словами, при прохождении волн через сейсмическую неоднородность возникает своеобразная зона тени, которая может быть изучена путем анализа волновых параметров в ее пределах в сравнении с нормальным полей.

При наблюдениях на плоскости (дневной поверхности) аномальное искажение времени прихода рефрагированных волн, связанное с неоднородностью, будет зафиксировано в области, начало которой находится в местп ближнего к пункту возбуждения края проекции неоднородности на плоскость или дальне него. Эта область распирается по мере увеличения расстояния от источника до точек приема. След-ват°льно, рассекая зту область любым профилем, расположенным на дневной ппверхности, можно получить годограф, на котором аномалия будет вырапться локальным изменением времен на нормальном фоне. Величина аномалии определяется различием скгрости во вмещающей сред- и неоднородности и длиной траектории луча в ее пределах. Фактическая величина аномалии может быть определена вычитанием нормального годографа (соответствующего вмещающей среде) из наблюденного.

Область вероятного существования проекции искомгго ойъекта на поверхности наблюдения заключена в некотором треугольнике, вершина гвторого находит ч в пункте возбуждения, а основание определяется границами аномалии 1x1, х2> на непродильнс : профиле..

Для определения местоположения проекции искомого объ кта на плогкисти необходимо отыскать, '-ак минимум, еще одну область ее вероятного существования.

Если систему наблюдений, содержащий пункт иозбуждения ( ПВ ) и непродольный профиль ( НП ), повернуть на некоторый угол и построить треугильники с вервинами в пунктах возбужг^ния ( ПВ1 и ПВ2) и основаниями, соответствующими проекциям аномалии Пй1 и ПА2, Но непродольныг профил- НП1 и НП2. то ножп получить некоторую область, которая содержит в себе контур проекции искомого nö-ьекта на лов.рхность »аблюдег.ня.

Дальне(ыее оконтуривание в алане осуществляется путем последовательного вращения системы ПВ - НП вокруг неоднородности. Детальность оконгуривания определяется геологическими задачами и достигается увечичениеы чь.ла отрабатываемых систем наблюдении ПВ - НП, Получаемый многоугольник является некоторым приближенным к истинному контуру проекции тела на дневную поверхность и служит основой для проведения работ другими методами или для определения мест . заложения поисковых .¡ли разведочных гчвааин.

Положение изучаемой неоднородности в вертикальной плоскости определяется следующим образом. Глубина проникновения луча зависит от градиента скорости и расстояния "взрыв - прибор" (база наблюдений). Вполне поняты, что градиент скорости определяется Фн-зико-геологическиаи условиями ч его величина не зависит от мрто-дики наблюдений. Второй параметр входит составной частью'в систему наблюдений и монет быть изменен в процессе полевых работ. Таким образом, изменение базы наблюдений используется для определения контуров неоднородности на рпных уровнях глубины.

Предположим, что наблюдения производятся при последовательном увеличении базы, начиная с некоторой малой базы ПВ1 - НП1, при которой аномалия времени еце не зафиксирована, и заканчиваются некоторой базой ПВ5 ■• МП, где аномалия времени узе не наблюдается на годографах. Таким образом определяется интервал разреза, в котором существует объект.

Для всех расстояний, на которых зарегист ир вала временная аномалия ( ПВ2-НП2, ПВЗ-НПЗ, ПВ4-11П4), отрабатываются системы на-•блюдеиий вокруг объекта и на разных уровнях глубин определяются его контуры. Полученные сечения позволяют построить искомый объект в объеме или набор разрезов с желаемым интервалом просвечивания СИП) по глубине.

В реальных геологических условиях рудных районоь и месторождений, наряду с не^днородностяги в изучаемой части разреза, всегда сущ ествуют неодн' юдности ВЧР, связанные с наличием наносов и коры выветривания. Указанное неоднородности раздают исновные помехи при по. гановке всех геофизических, в том числе сейсмических, работ и одним из главных показателей эффективности новой методики является способность исключать ¿ми помехи.

досмотри ! схему образования этих помех в волновом поле при непродольном профилировании КРВ. При входе реирагированной волны в верхнюю часть разреза, т.е. в помехообразуюцую греди, у пункта

возбуждения ширина части фронта меньше или соизмерима (угол лучевой -рубки составляет первые градусы) с неоднородностями помехо-образующей среды и поэтому они не вносят локальных искажений в годограф. Поскольку длина непродольного профиля, а соответственно, и регист[ 'руемая часть фронта волны значительно больше линейных размеров мешающих неоднородн^тей, расположенных под линией профиля, то в волновой поле из-за резких изменений геометрических и упругих параметров в этой части среды появляются значительные локальные аномалии, и годограф приобретает форму изрезанной гиперболы.

Способ СП МРВ позволяет исключить влияние помех из волнового поля за счет взаимного вычитания годографов, полученных одновременно из двух ПВ; рабочего СПВр) и контрольного (ПВк). Контрольный пункт Визбужд чия располагается между изучаемым объемом геологической среды v или неоднородностью) и непродольнын профилем. Рабочий ПВ и непродольный профиль размещаются по разные стороны от предпола аеыой неоднородн сти. Упругие колебания, возбуждаемые из рабочего и контрчльного ПВ. регистрируются на непродолы^м профиле при неизменной установке сейсмоприемников.

П связи с большим перепадом скорости на границе вмещающих пород и пиыехообразующей среды, фронты волн выходят на дневную поверхность под углами, близкими к вертикаль: ju, их пути из двух разных пунктов в збуждения практически совпадают, поэтому аноыг-лии-помехи, связанные с ВЧР, на годографах имеют .близкую форму и размеры; В то же время, фронт волны из дальнего ПВ neper кает искомую неоднородность и содержит соответствующие искажения времени. а из ближнего ПВ волна проходит только по вмещающим породам. При вычитании наблюденного годографа, полученного из контрольного ПВ (Ткн(х)), из годографа от рабочего ПВ (Трн(х)) аномалии-помехи практически ¿ыч^утся, а в полученном разностном годографе

Тн (х) = Трн(х) - Тк'Чх)

останется аномалия вречет. от искомого объекта, выделение которой не представляет трудности. Вычитание обеспечивает исключение искажающего влияния не только помехообразующей среды, но и неиден-тичнос.и поверхностных условий расстановки сейсмоприемников и искри? ления профиля. При возбуждении упругих колебаний из дьух ПВ

- 28 -

использование расчетного нормального поля необязательно.

2.1.4. Определение эффективной скорости по совокупности гсдографов различных волн, неказенных неоднород-ностями перекрывающих отлонений [221

Возмонности общепринятых способов определения эффективной скорости по годоггафаи отраженных волн ( Н.Н.Пузырев, 1959 г. и др.) существенно ограничены в случае значительных скоростных неоднородностей в покрывающей толще пород, так как графическое и аналитическое осреднение неказенных годографов в этих случаях неэффективно. Характерны» примером являются годографы волн, зарегистрированных в Прикаспийско I впадине от тр„зонтов, залегающих глубае соляных куполов. Перепады скорости на границе лкупол-вие-щаищие породы" достигают 800-900 м/с, что приводит к смещению фаз волнц во времени до 0.5 сек.

Остановлено, что искажения над соляными куполами практически в одинаковой степени проявляются на годографах отраженных и слаборефрагировашшх волн. Зта особенность использована в предлагаемой методике исключения искажений годографов и определения зффективной скорости по графикам &t , получаемый путей взаимного вычитания времен прихода отраженной я сгэборефрагированной волн от разных горизонтов, залегающих глубае соли.

Лля слаборефрагйрованной волны иоано щ ¡пилить кинематику преломленной (головной) волны. В этой случае, вычтя уравнения линейных годографов отращенной и преломленной;: волн, продифференцировав и преобразовав результат, "олучим формулу:

U отр =----------------- , (1)

к ^ * cos fa± Ur

где1 Оотр - кажуi. яся скорость, определенная по годографу отраженной волны, км/с;

U*t - каяущаяся скорость, определенная по графикуд-t, км/с;

0г - скорость в кровле слоя (граничная скорость), км/с; <j>2 - угол наклона пре-омляющей границы ргэдепа кровли слоя), град.

Знак в зна^енател0 правой части зависит о - соо'тновения ка-

жущихся скоростей на годографах отраженной и слаборефрагированной волн. Если иотр < иреф, то в знаменателе формулы (1) принимается знак "+" I'. наоборот.

Решив совместно два уравнения ( формула (1) и формул^ для

определения эффективной скорости изф ь. * U отр ), получим

, l)£t*Vr Уэф = \ /-J- *------------------- . (2)

* U*t * cos vpa + и г где: X - расстояние до точки на годографе по оси абсцисс, км; t- время на годографе отраженной оолны а точке X, с.

Для субгоризонтального залегания пород (^2 = 0 )

. R Кь * Vr

Чзф -\ М *------------. (3)

V t i£t 1 Ur

В случае существенных искажений годографоч методика позволяет уменьшить разброс единичных значений эффективной скорости в 2-3 раза.

В Прикаспийской впадине Узф до поверхности Мохоровичича определена несколькими способаии. Максимальный пзброс единичных значений при использовании: способа постоянной разности -i 550 м/с; способа теоретических годографов - + 900 м/с; способа нагоняющих годографов - ± 900 м с; по графикам at - + 300 м/с.

2.1.5. Разрешающая способность МРВ [4.51

Разрешающая способпсть метода зависит от различных факторов, основными из которых являются* соотношение длины волны и размеров неоднороднг-ти, различие в упругих свойствах объекта и вмещающей среды, методика и техника работ.

Имеющиеся в настоящее время в распоряжении сейсмической службы технические средства позволяют возбуждать упругие колебания и уверенно их регистрировать в диапазоне частот 20-1и0 Гц. Наиболее распро граненная скорость волн п вмещающей среде фундамента колеблемся в пределах 4000-6000 м/с.

Рассмотрим возможности НРВ на примере пдних залежей, ибо они являются самыми малыми полезными неоднородностяни.

Использы широко известное соотношение для длины,скупости и

частот волны Л = , получим для крайних соотношений И и ^ (4000 м/с - 100 Гц, 6000 н/с - 20 Гц) длины волн и, соответственно, ощутимые размеры неоднородностей 40-300 м. Экспериментальные исследования свидетепьствупт о возможности выделения полезных объектов, особенп сейсмическим просвечиванием. Так, по данным.I бурения мощность рудоконтро"ирующих разломов на Рудном Алтае со-старляе', порядка 30 и более м; месторождений в Аысуйскон рудном районе и на КИЙ - не менее 50 м; бокситов СУБРа - 40 м; полим"-таллов Рудного Алтая - 40-60 ы и более.

С учетом околорудныя изменений пород размеры совокупных неоднородностей, как прагило, больше на 15 100Х собственно рудных залежей что подтверждается наСпадениями АК и ВС^.

Таким образом, значительная часть месторогчений полезных ис копаемых по длине возбуждаемой волны может быть успешно выделена в аномальном волновом поле. Поьышенио разрешающей способности МРВ возможно путем расиирения диапазона регистрируемых частот через совершенствование аппаратуры.

Однако более существенное влияние на разрешающую способность МРВ оказывает соотношение скорости упругих колеианий во вмещающей срече и неоднородности при условии, что волны проходят через неоднородность.

Как было показано ьлше, скорость волн в рудных заленпх отличается от вмещающей среды на 500-2000 м/с. Если за нижний предел видимой аномалии времени пробега волны в неоднородности на фоне помех принять 10 не, то при различии скорости в2000 м/с ь шималь-ный размер неоднородности составит 120 м. Расчет производится по формуле д^ С/11( ± Ь/112 , где Ь - размер неодн родности по пути луча рефрагированной волна, н; И, и - скорости волн, соответственно, в неоднор-дности и вмещающей среде, м/с.

Поскольку системы наблюдений в МРВ могут быть изменены как угодно, то их влияние на разрешающую способнойь метода при выявлении неоднородностей не учитывается.

Следовательно, осношыми параметрами исследуемых I еологичес-ких объектов, определяющими возможности реФрагированных волн при исследовании сложной среды, являются размеры неоднородности по пути луча и разница в упругих свойствах вмещающей среди и изучаемой неоднородности.

ЛОМИ АН СССР, ВИРГ и его Казахским филиалом под руководством Г.И.Петраиеня и Н.А.Караева проводились совместные нсслсдовапи.'--

по моделирование волновых полей, образующихся при сейсмической просвечивании локальных неоднородностеГ. Было установлено,'что наряду с сейсмическими волнами, проходящими '-ерез неоднородность, ^•волновом поле в результате дифракции формируются так называемое волны " соскальзывания " , которые огибают неоднородность (К.рнеев В.А., 198? г.; Константинов В,В., 1988 г. и др. ). Физическим моделированием показано, 1 го зона тек i в виде аномалий кинематических и динамических параметров волн образует, и при размерах неоднородностей в три раза меньших, чем длина возбугдаемой волны. Аналогичные результаты . были получены и при просвечивании некоторых рудопроявлений хромита в Кемпирсае.

Первые малочисленные результаты позволяют надеяться на получение э^ектов о. малых неодноргдиостей геологического разреза за рамкаыи представлений лучевого метода, хотя требуют теоретической проработки и широкого экспериментального подтверждения.

2.2. Комплектование НРБ с другими геофизическими методами [2,3,5,8,9,10,13,14,16,21,23]

Комплексирование методов является одним из важнейших элементов процесса геофизических исследований и направлено на повышение полноты и достоверности информации, необходимой lia всех стадиях геологоразведочных работ.

Мети рефрагированных юлн ыоает самостоятельно решать некоторые геолг"ические задачи, однако его применение в комплексе с другими геофизическими методами существенно обогащает получаемые результаты.

2.2.1. Геологические задачи, решаемые НРВ

Для оценки эффективности и области применения геофизического метода ванное значение имеет типизация геологических задач, решаемых этим методом самостоятельно или в комплексе. В таблице 4 приведен их основной перечень в произвольной привязке к официальной стадийности геологоразведочных работ (ГРР).

Нише вопросы комплексирования и основ технологии рассматриваются в соответствии j приведенной таблицей.

Таблица 4

_______о__

Геологи 'еские задачи ! Комплекс основных

----------------------------------------- ; геофизических

Oöqi.ü ! Решаемые МРВ ! методов

1 ! 2 ! 3

Изучение Изучение внутреннего строенм ГСЗ, в т.ч.

глубин"ого земной коры

строения а) Изучение осадочного чехла, ело- НОВ, НРь, МОВс земной аенного мощными чередующимися

коры и слоями карбонатных и терриген-

верхней них отлоаений

мантии • б) Изучение внутренней структуоы НОВ, НРВ, СП

и состава консолидированной НРВ, МОВЗ, гра-части коры; выделение СВК, reo виразведка блоков, зон разломов и надвигов

Изучение внутреннего строения фундамента при геологосъемочных работах

Изучение внутренней структуры фундамента; литологическое расчленение разреза; выделение СЬК и геоблоков, зон разломов и надвигов; оценка величины эрозионного среза

НОВ, «РВ. СП НРВ. НОВЗ. гра-випазведка, ма-гнитор .зведка, электроразведка

Изучение строения осадочного чехла на среднемас-итабных стадиях работ

а) Выделение в перепаивающемся разрезе слоев терригенных и карбонатных отлоаений

б) Изучение морфе ¡огии соляных куполов

НОВ, J'B, МОВЗ

гравиразведка, НРВ, СП НРВ

1 ! 2 ! 3

Поиски мес- Поиски и оконтуривание в плане и НРВ. СП НРВ.

-ороЕдений в разрезе геологических неодно- MOB, гравираз-

рудных по- родное", ей типа рурной залеви, по- ведка, магнито-

лезных ис- иски рудоконтролирукщих объектов разведка

копаемых в фундаменте (интрузивы, узлы электрораз-

разломов и т.п.) ведка

Поисково- Оконтуривание в объеме геологи- СП НРВ

оценочние ческой среды рудоперспективного

рабо-ы на объекта

рудных

объектах

Введение Изучение мощности, внутренней ' НРВ

поправок за ( груктурц и скоростной харак-

ВЧР в гео- теристики ВЧР

физические

поля

Инкенер-о- Изучение геологических разрезов; НРВ, СП НРВ,

геологичес- выявление локал'.ных неоднород- НРВ, гравираз-

кие работы ностей типа пустот, зон треци- ведка, электро-

новатости и т.п. разведка

2.2.2. Комплексирование продольного и непродольного профилирования НРВ

Совместное применение продольного (ПП НРВ) и непродольного (СП НРВ) профилирования на различных стадиях ГРР в методе рефра-гированных волн является главным элементом техно, эгии полевых работ. а равные возмоь .ости обеих модификаций представляют сдцесI-вен.:ые преимущества ИРВ перед другими сейсгическими методами.

На мелкомасштабных стадиях работ преобладает пр дольное профилирование МРВ. Исследования выполняются по некоторой относительно равномерной сети профилей с целы» выделения крупных геоблоков земной коры, структурно-вещественных комплексов, региональных зон газонов и т.п. Непродольное профилирование находив ограниченное применение; с его помощью может уточняться местоположение в плане и в разрезе локальных зон, например, направление падения тектонического нарушения, амплитуда смещения по чему 10-седних блоков и т.п.

На стадии поисковых работ осуществляется б^пее тесное коы-плексирование продольгого и непродоль ого профилирования МРВ, особенно при изучегии фундаыеп.а в открытых районах. Для продольного профилирования МРВ изменяется только масштаб работ.

С помощью СП МРВ детально исследуются геологические объекты, выявляемые на продольных профилях. Уточняется местоположение и морфология тектонических нарушений и наклонных литологических границ; производится расчленение геологичегчи., образований, отличающихся по вещественному составу; оконгуриваются в объеме вмещающей среды локальные геологические неодпродности - рудоконтро-тролирующие элементы разреза или возиовные рудные залеяи. В зависимости от слошности строения изучаемой геологической среды пре-вуалирует в большей степени ПП мРВ или СП МРВ. В районах с относительно простым геологическим строением продольное профилирование проводится по редкой сети рекогносцировочных профилей, с по-ноцью СП МРВ отрабатывается вся исследуемая площадь. В Отом случае решается целенаправленно задача поиска локальных геологических неоднородностей, минуя рас 1ленение раореза на блоки, СВК и т.п.

Примером эффегтивного применения комплекса методов ПП МРВ и СП ЬРВ пгч изучении фундамента и выделении в нем полезных геологических неоднородностей являются результаты, полученные в Ичкч-лачском (Иванов Г.А., Хабибуллин Ф.А. и др., 1986) и Кемпирсайс-ком (Певзнер Л.А., Покидав В.Л., Циммеп В.А. и др., 19Ьб) рудных районах.

При поисково-оценочных работах, как правило, применяется только сейсмическое просвечивание МРВ с целью детального окгчту-ривания полезного геологического объекта, вселенного ранее в результате рекогносцировочных или попе овых геолого-геофизических исследований.

2.2.3. Комплектование НРБ с методами отраженных и обменных волн, гравиразведкой ч магниторазведкой 13,5,8,13,16,17,21,24]

В сейсморазведке на стадиях от региональных работ до поисков месторождений полезных ископаемых необходим'оть кимплексирования МРВ с методами отраженных и обменных волн очевидна. Методами отраженных и обменных волн в основном изучают структурные элементы геологического разреза: прослекиваются отражающие границы ' Границы обмена: по штриховому полю отраженных и обменных волн строятся площадки, которые косвенно "отображают структуру мутной среды; ино1 да выделится наклонные -лошадки от пологих границ блоков - зон разломов и надвигов.

Экспериментальные исследованиями устаноьлено, что скорость сейо-ических волн в .среднем различается для трех групп пород (магматических, осадочных и метаморфических) и их основных типов (интрузивных, эффузивных; карбонатных, терригенных и т.п. ), поэтому данные МРВ посвенно отображают вещественный состав исследуемых геологических образований. Дополнительная информация о скорости волн извлекается также из материалов МОБ.

Следовательно, по совокупности сейсмических методов изучается структура и состав среды и в не* выделяются структурно-вещественные комплексы (СВК).

Например по профилю ГСЗ Нараб-Таидыбулак поверхность фундамента построена по методике КМПВ, граница в нижней части земной ко; ы - по отраженным волнам, поверхность Мохоровичича - по методике преломленных волн и по отраженным во-чам. По методике рефра-гированных волн и отращенным волнам рассчитан скоростной разрез, выделены сейсмические блоки и их границы 15].

Поскольку из всех физических свойств горных порид наиболе. тесго между собой связаны скорость и плотность, иироко распространено комплексирование сейсморазведки и гравиразведки. Обычно по известным зависимостям скорость пересчитывается в плотность, а зтем решается прямая задача гравиразведки. Для этих целей резу-чьтатм НРБ играют особую роль, ибо они позволяет получать практически непрерывное распределение скорости по разрезу и с высокой достоверностью рассчитать от него гравитационный аффект.

При всей сложйости связей между скоростью и плотностью во

вмещающей геологической среде она обычно полокит< 1ьна, т.е. с увеличением плотности пород увеличивается и скорость волн в них. В рудных .залежах, как показано выше, в большинства случаев скорость волн ниже, пло ность же зачастую выве, чем во вмещающих породах. Это и создает благоприятные предпосылки для успешного' комплексирования СП МГВ и гоавиразведки при поисках месторождений полззних ископаемых. В волновом поле рудная залежь проявляется отрицательной аномалией времени прихода волн, в гравигцион»ом поле - положительной аномалией дд.

Природа указанного феноменального соотношгчия физичиских -свойств объясняется в работах Лортман ...Б., Нагид И.И. ( 1969), Курске ва А.К. (197?) и др. Виделяются два типа'твердых образований по характеру связи их плотности со скорое -ью воли. К первому типу относятся все горные породы и силикатные минералы, некоторые окиснне минералы, больиинство петрогенных элементов, канен"ые метеориты. Дл." ппмвого типа твердых образований связь скорости и плотности прямо пропочциональна. Ко втопоп 1ипу твердгх образований относятся сульфиды, окисные рудные минералы, самородные металлы, больиинство редких и рассеянных злеентов, железные метео-ри ы. Для второго типа характерна обратная зависимость между скорость» во. и и плотностью. Причина заключается в том, что плотность и скорость упругих волн в элементах периодический системы Л.И.Менделеева определяются строением электронной оболочки и атомным ресом ядра. На взаимосвязь плотности и сгрости оказывает влияние атомный вес. ..лотность упаковки атомов (ил„ атомный радиус). Так. в связи с разной структурой внешних электронных орбит, для большинства петрогенных элементов, ьходящих в состав породообразующих минера/ 'в, более существенна зависимость скорости волн и плотность от атомного радиуса; для главных элементов рудных шшералов, самородных металлов и редких и рассеянных эле- ■ ментов наблюдается зависимость и и 6 в основном от атомного в"-са, с увеличением которого плотность возрастает, а скорость остается неизменной или понижается.

Поскольку атомное строении элементов определяет кристаллохи-мические связи и структуру элементов, то устанавливается и два типа корреляционных зависимостей между плотностью и скорггтью упругих волн в кристаллических точных порода, и рудах.

Экспериментальными исследованиями установлено, что наиболее контрастны в этом отношении хромиточые руды Кемпирсайского район...

Так, скорость распространения волн в хромитах ниже, чем во вмещающих серпентинитах, на 1.0-2.0 км/с , п отность ииае н-л 0.8 -1.3 г/см1. Это позволяет комплексом сейсморазведки и гравиразвед-К1?осуществлять прямые поиски руды (3] .

На практике встречаются случаи, когда над месторождением залегают рыхлые породы увеличенной мощности, т.е. "карманы" рыхлых отложений. В этих случаях положительный гравитационный эффект от залежи либо значительно снижается, либо не проявляется вообще. Изучив разрез с гшыощьш НРБ, можно вычислить гравитационный эффект от рыхлых отложений, вычесть его из наблюденного <|0ля и получить положительную аномалию, обусловленную рудной залежью.

В совокупности с сейсмогравитационными данными могут быть использованы материалы и других геофизических методов.

Рассыотрчм возможность комплексной интерпретации данных сейсморазведки, гравиразведки и магниторазведки на конкретном примере - при изучении палеозойского фундамента под чехлом мезокайн')-гойскчх отложений мощносг в до 500-600 м на одном из участков Северо-Западного Каратау (табл. 5) [1?].

Таблица 5

Разновидности. ! Сейсмическая ! Гравитац. 1 аффект в маг-

пород ! характеристика 1 эффект ! нитной поле

1 2 ! 3 : ' 4'

1 ...звестияки Низкие знгчения ? Не проявляются

в целом градиента скорос-

ти (0.3-0.9 1/с)

2.Известняки Высокие значения Положительный ?

плотные скорости (много

больше 5.2 кы/с)

3.Известняки Скорость ниже Отрицательный ?

кавернозные .5.2 км/с

1.Пес-аники Скорость менее Нейтральный Связь не уста-

5.2 км/с. Гради- новлена

ент скорости

0.6-0.9 1/с

- оа

4

Э.Сланш, Уменьшение гради- Слабо отри- .1оле слабо0

°нта скорости с нательный иозмуценное глубиной от 1.01.6 1/с в кровле фундамента до 0.40.8 1/с на глубине 700-1000 м. Скорость менее 5.2 кы/с

6.Интрузивы Скорость порядка Отрицательней Положительный гранитоидо! 5.2 км/с. Низкий градиент скорости

Использовав эти критерии, на всей изученной комплексом геофизических методов территории проведено ..оогветствушщее районирование фундамента по предполагаемому вещественн му составу.

Поскольку при поисковых работах длина годографов МРВ ограничена и ЛРС освещает только часть разреза, а гравитационное поле содераит в себе ннфорк цию и о б-лее глубинных аномалиепоразующих объектах, крайне ваяно при сравнении расчетного и наблюденного полей лв разделить эти эффект. В этой связи необходимо исследовать основные соотношения аномалий полей ддм и ддлрс М7].

2.2.4. Основные элементы технопогии полевы1 работ ЫРБ [4,5,В,24]

Компонентами технологии полевых работ являются Iредства и условия возбуждения упругих колебаний, регистрирующая аппаратура и оборудование, системы наблюдений и последовательность выполнения операций.

Особенности технологии ЫРВ главным образом определяются системами наблюдений и последовательностью операций, так как остальные компоненты близки тем, которые приценяются в КШ1В. Системы наблюдений НРБ включают общепринятые и некоторые спьцифичие-кие элементы.

Длина годографа при продольном профилировании нфиделяипм

требуемой глубиной исследования разреза и зависит от вертикального градиента скорости волн. Эксперимента..ино установлено, что для верхней части фундамента наиболее распространено соотношение меж-Й глубиной проникания рефрагированной волны и длиной годографа (1:5) - (1:8), для земной коры открытых районов - (1:8) - (1:10). Приведенные соотношения верны в среднем и пригодны для проектирования и проведения опытных рабиг, При прок родственных работах длина годографа долина быть откорректирована для каадиго конкретного района.

Интервал возбуждения упругих колебаний в отличие от КШ при продольном профилировании МРВ в основном.определяется минимальными горизонтальными размерами объектов, которые необходимо выделить. Ход лучей рефрагированной волны из одного пункта возбувде-нчя образует некий зффективгый график изменения скорости с глубиной в координатах X, 7.. По ряду эффективных графиков проводятся изолинии скорости волн. Чтобы обеспечить уверенное построение чзолинии скорости в преде.г1х некоторого геоблока (неоднородности), необходимо иметь не менее 3-4 таких графиков. Тогда максимальный интервал возбуждения должен бить в два раза меньше минимальных размеров исследуем!л объектов.

В зависимости от геологических задач и конкретных сейсмогео-логических условий системы наблюдений продольного профилирования могут быть различными. Оптимальность системы наблюдений определяется необходимостью получения нуаного объема информации об исследуемом интервале разреза. Учитывая, что разреиающая способность метода с увеличением глубины проникания рефрагированной волны а.лаается и, имея в виду чеобходиыость введения поправок за неоднородности вышележащих "слоев", зффектиБ ые горизонтальные размеры исследуемых нёодиородностей с глубиной увеличиваются, В этой связи интервал возбуадения с удалением от пункта возбуждения также увеличивается и оптимальная, система наблюдений в обцем виде с глу иной исследований разрежается.

Поскольку технология МРВ базируется на методике вычитания полей, то главгш требованием к системе наблюдений является не менее, чем однократное перекрытие нагоняющих годографов.

Ваза рабочего пункта возбуадения (длина годографа) в СП МРВ также зависит от треб^-мой глубины просвечивания и скоростной характеристики разреза. Ьыбор ее осуществляется по лучевой диаграмме, рассчитан: зй по материалам продольного профилирования МРВ или

скважинных наблюдений.

база контрольного ПВ должна обеспечивать регистрацию лучей рефрагированной волна, проникающих глубже подоввы верхней наиболее неоднородной части разреза или неоднородностей-понех, велЛи-на базы не должнг быть меныве половины длины профиля, иначе из-за.; разной длины лучей при последующем вычитании будут участвовать времена прихода волн, соответствующие существенна разным глубинам. Приближение размера контрольной базы к рабочей приведет к резкому уменьвению исследуемого обгеиа среды и может уменьшить величину аномалий за счет просвечивания фронтом волны контрольного пункта возбуждения неоднородностей исспедуемой части разреза. В целях наилучвего совпадения траекторий лучей тнкты возбуждения целесообразно располагать на линии, перпендикулярной непродольно му профилю.

Ваг свйсмоприеыников в СП МРВ определяется вириной аномалии, получаемой на непродольноы профиле в виде'"тени" от просвечиваемого обгекта. Количество точек наблюдения в области предполагаемой тени должно быть не мение пяти, чтоиЫ обеспечить уверенное выделение аномалий кинематических и динамических параметров волн.

Длина непродольного профиля (НП) определяется предполагаемой вириной аномалии, пересекаемой профилем. Для уверенного выделения аномалии в нормальном ..оле длина лрофиля должна быть. К"( минимум, в три раза бояьве ширины аномалии.

Элементарная система наблюдений в СП МРВ состоит из одного Непродольного профиля и двуу пунктов возбуждения (рабочего и кон троЛьного). В зависимости от обстоятельств, в первую очередь, для повышения производительности полев х работ, ко; 1чество пунктов возбуждения и нeпpoдoльнн^' профилен в элементарной системе может увеличиваться. В этсч случае элементарная система приобретает дополнительные параметры: интервал зозбуждения ( расстояме между рабочими ПВ) и ваг профилей (расстояние между ;Ш), которые определяются требуемым интервалом между уровнями просвечивания разреза (интервалом просвечивания - ИП). Интервал возбуждения и ваг профилей рассчитываются по лучевой диаграмме или определяются из соотношения базы наблюдений ч максимального проникания луча.

'Разработано несколько вариантов системы наблюдений: симметричная. когда количество непродопьных профи'эй и пунктов возбуждения равно; прямая несимметричная, когда количество ПЬ существенно больше НП; обращенная несимметричная, когда ьвпродольнну

профилей больше, чем ПВ.

Выбор той или иной системы наблюдений зависит от реиаемых задач, условий возбуждения упругих колебаний и технической вооруженности организации.

При региональных исследованиях применяются простые системы наблюдений СП МРВ, ибо нет необходимости изучать объект детально. Прямую и обратную несимметричные системы наблюдений целесообразно использовать при поисках геологических неоднороднпстей, когда обследуется некоторый район. На детальной стадии работ, когда положение объекта известно и его нужно изучить, более употребительной является си1 детричная система, которая может отрабатывайся либо последовательно, либо одновременно.

Кроме того, системы наблюдений зависят от типа изучаемого геологического объекта. Типы объектов в основном спределяются их Формой и расположением в геологическом пространстве и могут быть подразделены на: геоблоки, линейные структуры и локальные неоднородности.

К геоблокам нами отнесены структуры или структурно-вещественные комплексы выходящие на поверхность или под тносы и ограниченные крутонаклонныни границами (тектоническими или литологи-ческими). Соседние геоблоки отличаются друг от друга по упругим свойствам и имеют ширгчу, ощутимую по отношения к разрешающей способности метода,

Линрйныэ структуры, типичным примером которых являются разлома, представляют собой протяяенные неоднородности н^кронного и крутого заложения и малой мощности (соизмеримой или меньше длины волны) в сравнении с размерам., по простиранию и падению.

Преимущг^твенно линейные структуры представляют собой границы геоблокоь и в волновом поле МРВ выделяются благодаря различию упругих свойств последних.

Под локальными неоднородностями понимаются объек-ы замкнуто* формы (близка к изомерным), отличающиеся по упругим свойствам от вмещающей среды.

„ля выявления и изу>' ния геоб..оков практически используется только продольное профилирование МРВ по некоторой сети профилей, меняющейся в зависимости от масштаба работ. При зондировании земной Киры длина годографов обычно достигает 180-22С км, интервал возбуждения упругих ко: баний составляет от первых до нескольких десятк в км: для изучения фундамента длина гог.ографов мокет чзме-

пяться от первых км до 100 км, интервал возбуждения - от десятков до сотен метров. СП НРБ в принципе может быть испоаьзовано для уточнения местополоаения геоблока в плане меаду продольными профилями .

Линейные крутопадающие структуры из-за малой мощности на-* продольных профилях выделяются градиентами поля времен и перегибам:! изолиний скорости. С помощью СП МРВ с более высокой точностью может быть определено местоположение зоны, включая направление ее падения. С этой целью наиболее целесообразно использовать симметричные системы наблюдений. Путем одновременного удаления от некоторого центра рас чего пункта воь.уадения и непродольного профил? добиваются более глубокого проникание рефрагированной волны и по смещению аномалии времени на годог;-з$е вдоль профиля с помощью лучевой диаграммы определяют в разрезе точку или площадку положения линейной структуры, а по сумме площадок ее наклон. Снстемп наблюдений постепенно перемещается вдоль разлома.

Локальные объекты могут быть обнаружены либо по искажениям годографов на продольных профилях, либи с помощью СП МРВ, либо другими геофизическими методами. При поисков локальных неодноро-днсстей непродольным профилированием системы наблюдений перемещаются по встречным направлениям, "закрывая'' некоторую площадь. Это связано с тем, что при отработке одной установки ГШ-ЛП эффективное просвечивание осуществляется в некоторой плоскости, образующей тоапецию, расположенную в пределах пологого распространения волны. Встречное перемещение системы позволяет экономично отрабатывать участок без излишних перекрытий и пропусков.

Для оконтуривания локальной неоднородности, как было показано выие, могут быть использованы любые системы наблюдений в зависимости от детальности исследований.

Одни" из эффективных способов реализации возможностей МРВ являются пространственные зондирования с трихкомпонентной установкой сейсмоприемников, развиваемые длительное время на Урале (Н.И.Халевин, В.С.Дружинин и др.). Пространственные системы могут применяться на любой стадии работ, но их использование предпочтительнее при региональных исследованиях. Преимущество пространственных систем заключается в том, что они более экономичны, л?лее ыооильны в труднодоступных местностях; без с-^дественных дополнительных затрат регистрируются и продольные, и поперечные волны. По пространственным наблюдениям могчт быть сформированы по любим

направлениям продольные и непродольные интерпретационные профили.

3. ВАЖНЕЙШИЕ ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ.

полученные с применением методики изучения

слотах сред.

Методические разработки автора и его коллег были опробованы опытным путем н в процессе производственных работ в различных районах Кагахстана и Средней Азии. Получены сейсмические материалы, позволившие сформировать новые представления о геологическом строении и перспективах нефтеносности Прикаспийской впадины; о геологическом строении и рудоносносги Кызылкумского региона, Кем-пирсаиского, 1,реднеорского, Атасуйского, Мурунтауского и др. рудных районов..

Ниже рассматриваются некоторые важнейшие геологические р зультаты.

3.1. Прикаспийская впадина

Прикаспийская впадина с давних пор привлекала к себ? внимание геологов, как потенциальный нефтегазоносный район с возможными значительными запасами углеводородного сырья. Именно в Прикаспийской впадине впервые в СССР была заложена сверхглубокая скважина и-1.

Однако только в 60-х годах начаты серьезные геофизические исследования глубинного строения впадины. Была отработана сеть профилей ГСЗ, МОБ. КМПЧ, в т.ч. профиль Челкар-Волгоград протяженность-' 930 км с плотной системой на^юдений, пересекающий впадину с юго-востока на северо-запад. Использование МРВ в комплексе с другими методами позволило ренить ряд принципиальных вопросов (1.2 11.12,18,19,25,271.

После вопн от надсолевых отложений в первые вступления вчхо-дгт цуги слабых по амплитуде многофазных не осложненных интерференцией слс5орефрагированных волн, которые затем на некот ром расстоянии резко затухают, несмотра на все попытки организовать эффективное возбуждение упругих колебаний (применялись взрывы до 5 тонн в группах скважин глубиной 25-30 м). Такие водны м-гут быть связаны со слоями пологозалегаюжих пород ограниченной мощности. Гало выделено два таких горизонта в подсоаевых отложе-

ниах.Скорость волн в этих слоях колеблется в пределах 6.2 -6.6 км/с. По комплекса сейсмических данных установлено, что высокоскоростные пласты перемежаются слоями со скоростями 4.8 -5.2 км/с. Оставалось только предположить, что подсолевые отлОжения представпеь: переслаиванием карбонатных и терригенных поро^, общей мощностью до 1? км, а мощность всего осадочного чехла достлав! в центре впадины 20-22 км.

Разрез ЛРС. рассчитанный для консолидированной части земной коры, отличается в краевых зонах впадины от ее центральной области. В прибортовой зоне кровля консолидированной части земно:! коры (КК) залегает на глубинах 6-14 км, ск'рость вдоль нее составляет ^.1-6.5 км/с, поле скоростей по разрезу ущественно возмущенное, выделяется серия нарушений, проникающих на различную глубину. Все это позволяет предположить, что КК представлена сложно-дислоцированными метаморфизоьанными породами фундамента докемб-рийского вг~рагта, по составу близкому к так называемому "гранитному" слою,

В центральной части впадины поверхность КК залегает на глубинах 19-22 км и характеризуется высокими значениями скорости (8.8-6.8 км/О. которая соответствует породам основного состава. Поле скорогтей более спокойно» - перегибы изолиний скорости воли наблюдаются лишь на 1раницах крупных блоков. Наиболее вероятно, что весь комплекс пород ни*«? этой границы является относительно гомогенным и соответствует "базальтовому" слою.

Таким образом, сейсмические данные позволили с достаточным основанием предположить больжую мощность осадочного чехла и отсутствие традиционного фундамента в центральной ¡асти Прикаспийской впадины. Аналогичны" результаты практически одновременно получены и другими организациями (Спецгеофизика, ВНИИ Геофизика) и" подтверждены интерпретацией материалов гравиразведки и магнито- , разведки.

Подошва земной коры залегает на глубинах 40-45 км и наиболее погружена в центральной части впадин». Лишь в зонах I равитацион-ных максимумов в нижней част, коры выделяются высокоскоростные слои, наиболее вероятно, кгровых эклогитов. По сумме всей информации можно утверждать, что •Прикаспийская впадина прпдстлнляет собой глубоко погруженную геологическую стр"ктуру древнего заложения с субокегническим типом земш'" коры и мощным осадочным чехлом в Центрально-Прикаспийской депрессии. Развитие ■¡лскпшл пр--

исходило в условиях длительного некомпенсированного прогибания, включая и подошву земной кори.

В конечном итоге пО-новоыу били оценены перспективы нефтега-Лносности впадиии, что впоследствии подтвердилось открытием крупных нефтяных месторокдений в подсолевых отловеннях.

Подсолевие отлояения краевых частей Прикаспийской впадины, как наиболее доступный бурению, , первую очередь интенсивно изучаются сейсморазведкой. В начале 70-х годов Илийской геофизической зкепедицирй в северо-восточной прибортовой зоне впадины проводились работы НОВ и КМПВ по серии субмеридионалышх и суСиирот-ных профилей [5,12,13,26].

Отличительной особенностью волнового поля КНПВ на исследованной 'территории является пгослеаивание в первых вступлениях волны с высокой кажущейся скоростью (5.8-6.7 км/с) и резким групповым затуханием фаз. После чего через некоторый интервал времени и р?:стояния в первые вступления выходит волна от кровли фундамента. Интерпретация подстлевой волны с позиций рефрагировашшх волн позволяет предположить, что она отражает высокоскоростной слой относительно простого внутреннего строения ограниченной мощ-нг:ти. Между подсолевым высокоскоростным горизонтом и фундаментом залегает слой пониженной скорости волн (4.3-5.2 кы/с). Сопоставление результатов сейсмических исследований с данными глубокого бурения и каротажа скванин показало, что слой с высокой скоростью волн приставлен сульфатнжарбонатной толщей, залегающей под кунгурскими соленосними отлодениями. Суммарная мощность этого слоя составляет 1500-2500 м. Слой с пониженной скоростью волн может быть сложен терригенчыми породами мощностью от первых сотен до 1000-1500 м. По результатам сейсмических работ была построена схематическая карта кровли подсолевых отложений, на которой выделены области распространения сульфатно-карбонатных отложений и замещения их породами терригенного состава, что имеет существенное значение при выделении наиболее перспективных участков. Карта явилась основой для определения мест заложения глубоких скважин в северо-восточной прибортовой зоне Прикаспийской впадины.

,3.2. Кызылкумский геодинамиЧеский полигон [5]

В процессе разраиотки методики построения объемных моделей земной коры ~ео динамически.: полигонов ( ГДП), созданных н^ базе

. - 46 -

бурящихся сверхглубоких скважин, по' Кызылкумскому paf ну получены новые сейсмические данные, а также заново обработаны по изложенной методике материалы, полученные ранее различными организациями.

Глубинное лроение изучено по четырем профилям ГСЗ и ГСЗ-о N0B3, большая часть которых отработана партией 35 СРГЗ (Ванчу-гов й.Г., Беляяоьа H.H., Эренбург Я.С. и др.).

К началу реализации проекта по изучению Нызылкумсгого ГДП активно разрабатывалась модель земной коры и история ее формирования на базе тектоники плит, допускающая значительные горизонтальные перемещения масс в направлении j северо-востока на юго-запад (Чухин П.А. и др.). •

По сейсмическим данным в разрезах земной ^оры выделяются наклонные границы геоблоков, наиболее вероятно, надвиги, которые, однако, имеют различнув ориентировку в пространстве и не носят региональны!* хзпактер.

На северо-востоке И юго-западе ГАП ограничен крутопадающими глубинными разломами; земная кора в сравнении с соседними регионами в среднем характеризуется повниенны"и значениями скорости сейсмических волн.

В итоге предпочтительнее является гипотеза о том. что Кызнл-Куиы представляют собой продолжение Южного Тянь-Ианя.

В Мурунтаускон геоблоке гчомальными сейсмическими параметрами от-ичартся средняя «асть земной коры (12-22 к") - высокими значениями скорости волн и низким ее градиентом; в соседьйх reo блоках аномальной является верхняя часть коры (до 15 км), которая характеризуется низкими или средними значениями скорости волн и низким ее.градиентом . В "азрезе земной коры выделена зона высокой проницаемости перод.

Таким образом, установлено, что уникальный Нурунтауский рудный район находит наибольиее отражение в глубинном строении Кызылкумов, что позволяет разработать критерии регионального прогнозирования крупных объектив рудоносное™ в плане и на глубину.

По результатам обработки материалов МРВ, ИОВ и ВСП (в сверхглубокой скважине СГ-10 и ее спутниках ) построена сейсмические разрезы и скоростные срезы на нескольких уровнях в пределах "чрун-тауского рудного поля. Получены новые представления п позчотюм распространении орцденения на фланга", месторождения в вго-злпалппм и восточном направлениях, что позволяет целенаправленно планир.

- 4? -

вать геолого-геофизические работы и бурение,

3.3. Среднеорский рудный район

В среднеорском рудной районе лрофили МРВ отработаны через местороадение кедноколчеданных руд Приорское. Структурно-вещественные комплексы, раз-омы и другие элементы разреза выделены по данным ИОВ, МРВ, гравиразведки, магниторазведки, картяровочнэго'и глубокого бурения i в пределах «естороадения ),

Для оценки эффективности МРВ при расчленении Фундамента в рудных районах необходимо сопоставить геолого-геифизический разрез с аномалиями ЛРС 14,6,231.

Наилолее отчетливо в разрезе ЛРС по пониженным значениям скорости сейсмических волн выделяются липариты, как наименее плотные породы; геоблок, в котором расположена рудная залевь, отличается существенно повышенными значениями скорости волн, каь объект с наибольшей суммарной плотностью в разрезе. Достаточно ¿вер нно в разрезе аномалии ЛРС проявлены границы мевду комплексами пород: гр?чит-порфирами и подуиечными лавам; , подушечными лавами и базальтами. По изгибу изолиний аномалий скорости волн выделен наклонный контакт в габбро.

Приведенный пример свидетельствует о том, что при изучении Фундамента рудных районов соответствие построений МРВ реальной геологичрсксй обстановке может быть высоким, а следовательно, du-сокой будет и геологическая эффективность метода.

Необходимо, однако, иметь в виду, что не во всех случаях сейсмогеологические условия благоприятны или достаточно просты для успешного применения мРВ. В каждом районе желательно иметь, как минимум, один эталонный разбуренный объект для уверенной геологической интерпретации геофизических данных.

На этом же месторождении отрабатывалась сисема СП МРЧ 15,23]. Для изучения аномального сейсмического эффекта, связанно-п с рудной залехыо, использовались прямые, встречные и ортого-нальь.е элементарные систмы просвечивания, состоящий из одного непродольного профиля и двух пунктов взрыва. Основные элементарные системы были ориентированы по направлению падения тела; проекция залеаи на дневную поверхность располагалась пгимерно в центре рабочих баз наблюд< .ий. Контрольный ПВ отрабатывался вблизи проекц л рудной залеки со стороны непродольного профиля с таким

расчетов, чтобн соответствующее сечение лучевой трубп не пересекало залежь. Наблюденные годографы волн, полученные из рабочего и контрольного ПВ, осложнены синфазными локальныыи аномалиями ве-личинои до 30 мс, значительно превыиающими полезную аномалию.0 На разностном наблюденном годографе указанные аномалии практически» отсутствуют, что свидетельствует о мелком залегании соответствующих им неоднородностей, и четко выделяется локальная аномалия запаздывания времен пробега рефрагированной волны в центре непродп-льного профиля. Аналогичные аномалии, выделенные на остальных профилях, позволили построить проекцию локальной аномалии пониженной скорости, которая хорошо совпала с поекцией рудного тела на дневнуп поверхность по данным ''.урения.

3.4. Кемпирсайский рудный район (5, 10, 16, 24]

В 1978 году автором с участием сотрудников Казфилиала ВИРГ и ПГО "Запказгеология" были организованы первые планомерные комплексные сейснические исследования Кемпирсаиского массива ультраба-зитов в связи с проблемой поиска новых месторождений хромитов.

При специализированном геокартировании с общими поисками масштаба 1:50000 - 1:25000 для прогноза рудоперспективннх площадей работы проводились методами отроенных и рефрагированн: х волн по отдельным продольным профилям, ориентированным, как правило, субортогонально простиранию изучаемых рудных полей. Для методического обеспечения наземных методов работы М0В-ЙРВ сопро. «ждались скважинныни исследованиями ПН ВСП и АН. Сейсморазведкой МОВ решалась задача изучения глубинной ст уктуры массива - прослеживание положения подоивы сеппентиниз..рованных ультрабазитов, кровли массива под породами обрамления, тектонических нарушений.

■Сейсморазведкой МРВ изучалось строение рудовмещающил ультрабазитов до глубин 500-1000 м, где, как правши , в условиях массивов дунит-гарцбургитовой формации не содержится устойчивых сейс-нических границ. Продол:ным профилированием МРВ осуществлялась дифференциация пород по упругих свойствам и выделялись геоблоки, различные по составу, степени гидратации или раздробленности ультрабазитов.

■ В качестве примера рассмотрим данные сег-сноразведки М0Й-НРВ по двум ортогональным пересечениям Кгчпирсайского массива в его южной части.

Профиль 2 проложен от восточного до западного борта массива в субниротном направлении; с;бмеридиональный профиль 4 пересекает главное рудное роле по простиранию массива вдоль линии, сое-дицчюцей месторождения Йлмаз-Кемчуиина и Геофизическое XI! и в северном окончании выходит в породы обрамления. По данным НРБ разпезы освеиены до глубины 1000 - 1200 м, по MOB - в интервале 500-2500 м. Сейсмическая информация МРВ в плоскости рчзрезов представлена изолиниями /1РС и значениями граничной скоростг по' кровле несерпентинизированных ультрабазитов "К", а в Ц0В - положением субгоризонтальных поверхностей раздела и ряда наклонных отражающих границ. Поверхность "К" является такяь опорной стрекающей границей и по данным МОЙ залегает на глубинах 1100-2100 и. В волнов"!! поле этой границе отвечает сложный пакет интенсивных отраженных волн на временах порядка 0.7-0.9 с. Структура пакета, видимо, отображает многослойную переходную зону между серпенти-низированными и несерпвнтинизированными рьтрабазитами. Граничная скорость 6.0-6.2 км/с соответствует переходной зоне, более ак глубокие горизонты ультрабазитов характеризуется скоростями до 8,0 км/с. Граница погружается в восток- юго-вост1Чнои направлении, однако аномалия поля силы тяжести в направлении погружения границы "К" по профилю не уменьшается, как это должно следовать из опускания крогли тяжелых масс ( неизмененные ультраба-зиты ), а увеличивается. Такое соо~но!цение гравитационных данных с сейсмическими позволяет однозначно объяснить аномалию силы тяжести еще более крутым, чем погружение "К" , прпвесом дна массива непосредственно под рудным полем, где таким образом по сумме геофизических данных устанавливается мощный (да 8 км) раздув ультрабазитов.

Результоты интерпретации сейсмических данных были подтверждены бурением. Структурно-параметрические скважины ! и 2, пробуренные до 1250-1450 м, в области воздымания границы "К" нэ глубинах соответственно 1160 и 1360 м вскрыли несерпентинизиро-ьг. :ные ультрабазигы, характеризующиеся значениями скорости Up (определены на образцах к^рна) око,ю 7.2 км/с и плот..ости 3.25 -3.30 г/с«1 , при- значениях тех же параметров для вышележащих пород соответственно 5.0-5.5 ки/с и 2.5-2.6 г/см3 .

Структура поверхности "К" неоднородна: участ :i ее непрерывного прослеживания д/ ной до 8-10 км чередуются с разрывами • орреля ии, что свидетельствует о блоковом строении массива.

- ьо -

Из сопоставления приведенных данных с размещен»; ~м известных месторождений главного рудного поля установлены критерии выделения рудных полей по определенноиу сочетанию сейсмических параметров: относительно н..зкое значение сейсмической скорости в верхней с до 1.0-1,5 км ) части, разреза; высокое значение градиентн" скорости; специфичная устсЛчивая прослеживаемость границы "К" ; наличие четких боковых ограничений антифорнных блоков в виде кру-топадашцих сейсмических границ. 6 латеральном ряду блоков аасс.,ьа рудный занимает крайне восточное положение, а его сейсмические характеристики соответствуют режиму петрогенеза, наиболее благоприятному для гидратации пород дунит-гарцбургитовой формации при их образовании в рифтовой зоне, Чказанный бл1.: по сейсмическим характеристикам противопоставляется, с однон' стороны, блокам с потерей корреляции границы "К" - это крутопадаюцие флексурные части массива или крупные зоны тектонических нарушений и д"»ек, и, с другой кораны, блокам с повыаенными скоростями сейсмических золн в верхней (до 1 :м) части разреза, гдз состав порг^ массива отличается от дунит-ггрцбургитового ( габороиди, троктолити и т.п. ).

На стадии поисковых раоот основной задачей становится выявление аномалий, типичных для хромитовых месторождений. Исходя из модели месторождения, решение такой задачи сейсморазведкой возможно при использовании сейсмического просвечивания НРБ.

Системы СП ЫР8 определялись, исходя из сведетп о предполагаемой местоположении искомого объектз. При их отсутствии осуществлялось площадное опоискование перспективного района системами, исключающими пропуск объекта заданных параметров в пределах диапазона изучаемых глубин. Заявленные аномальные объекты затем детализировались с применением узконаправленны; систем и сгущением их сети.

Рассмотрим некоторые результаты применения СЛ НРБ на площачи Главного рудного поля, как основного способа сейсмического поиска до глубин 500-800 м.

На первом этапе система наблюдений строилась, исходя из размеров среднего месторождения с запасами порядка '.20-30 МО 4 т, что определило величину нага просвечивания (50-200 м. ПримР! лись несимметричные системы с • тработг.ий каждого 'непродольного профиля из нескольких (6-9) пунктов взрыва, ' обеспечивающие пацитильнчя организации работ. Выбранная сигт-ма перемещалась по сети взлим

. - 51 -

но-ортогональных линий. Длина непродольнпго профиля с нагом сейс-ыоприемников через 100 и составляла '..6 км. Максимальное удаление пунктов возбуждения от профиля наблюдении достигало й-9 ки. Второй этап предусматривал детализацию вылеленных аномалий. Шаг просвечивания сокращался до 50-100 ы. Сейсмоприемники рззкещались через 50 м.

Работы СП МРВ. выполненные на эталонных объектах -"есторож-дениях хромитов Восход, Поисковое, XII Геофизическое, Н 21 - показали возможность оконтуривэния рудной залежи с достаточной для целей поисков точностью.

Сейсморазведкой СП МРВ в пределах Южно-Кемпирсайского руд'-о го поля опоискована площадь 120 кв..км., в пределах которой выявлено lfi локальных сейсмических неоднородностей с характерными для рудных объектов аномалиями типа запаздывания вступлений сейсмических воль. На семи сейсмических аномалиях <f)C) было выполнено оценочное бурение. Для изучения физико-ггологической природы глу-боко^легавмих аномалий СП МРВ по оценочным еквавинам оыли выполнены сейсмоакустические изьарения, подтвердившие в прогнозируемых интервалах глубчн аномальное снижение скорости отгоснтельнт вмещающих пород. Сходимость по глубине аномалий, прогнозируемых по СП МРВ и установленных сквашинныыи исследованиями, составляет в среднем 15У., что подтверждает эффективность способа для поиска неоднородностей.

Однако крупных рудных тел, которые соответствовали бы сейсмическим неоднородностям по мощности, выявлено нг было. В отдельных скважинал, например, на flC-1, flC-2, flC-5 были вскрыты рудные прослои ( в основном, вкрапленных хромитов ) мощностью от 2 до 10-16 м, олнако суммарная мощность хромитов лвечала примерно трети аномальных зон. Пониженная скорость сейсмических волн,помимо рудных включений, объясняется и развитием в уль.рабазитах локальных объемов пород с повывенной трежиноватостыо и соответственно, степенью серпентинизации. Таким образом, сейсноакустичес-kmmsi исследованиями показано, что необходимо считаться с возмож ность- нерудной природы аномалий СП МРВ. Увеличение вероятности прогноза глубомзалегапщих крупных рудных объектов следует ожидать при тесном комплексировании СП МРВ и гравиразведки при условии i ведения в поле силы тяжести необходимых попра ik за неоднородность зоны гипергенгча по данным МРВ.

В то же время эффективность СП МРВ подтвердилась проверкой

аномалии ЙС-12.

Объект ЙС-12 выявлен в ходе поисковых работ СП МРВ в 800 м юго-западнее месторождения Геофизическое Х10. Величина кинематических аномалий на годографах СП МРВ составляла 15 не, глубина залегания анпна.шеобразующего объекта оценивалась в 200-300 I. Проекции неоднородности на дневную поверхность соответствовала слабо ьыраженная положительная аномалия , уверенно выделить которую на фоне помех удалось только после получени..' наш,их СП ЫРБ.

Бурением пяти скважин подтверждена залежь вкрщленных хромитов со средней модностью порядка ?0 и и удержанием Сг2 03 в пределах пт 10 до 25 У. . Прогнозные запасы по. участку составили порядка 25 млн', тонн и объект классифицирован геологами как месторождение вкрапленных руд Сейсмическое 1 ( Покидив В.Л., Мельников И.й. и др.. 1866 г.).

Приведрчные результаты свидетельствуют о высокой эффективности СП МРВ при поисках вкрапленных хромитпвих руд под зоной ги-пергенеза. Учитывая, что гравиразведка в традиционном варианте не всегда позволяет уверенно выявлять аномали" от слабо контрастных по плотности вкрапленных хромитов, способ СП МРВ может быть рекомендован в качестве основного метода в общем комплексе методов опережающей геофизики при поисках подобных месторождений,

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Многочисленные литературные данные, личные исследования автора или с его участием позволили сделать принципиальные выводы "о том, что во многих случая" геологическая среда характеризуйся положительным вертш >лькым градиентом скорости и содержит в сеое неоднородности, которые отличаются от нее по скоростной характеристике.

Методические основы поиска и обнаружения геологических неод-. нородностей, технология работ, типизац"я геологических задач, ре-ваемых с участием метода, полученные геологические результаты позволяют положительно оценить метод рефрагированных волн и его еще нераскрытые потенциальные возможности для решения практичг ких задач геологии.

Требуют дальнейшего развития т зретические исновы присьечи-вания, более широкая апробация эавепшенных разраоаток и произвол-

ственных условиях.

Несмотря на то, что подавляющая часть материалов МРВ обрабатывается с помощью ЭВМ, необходимо создание едином автоматизированной системы," которая позволила бы ча персональных компьютерах в полевых и стационарных условиях реализовать возмпяности внутриметодного комллексирования и оперативного' использования сейсмических материале? в процессе геологоразведочимх работ.

СПИСОК

основных опубликованных работ по теме диссертации Монографии

1. Геологическое строение и перспективы нефтегазоносности соля-куполышх бассейнов материков по геофизическим данным. - М.: недра, 1977. (Соавт. Волов Ю.А., КунинН.Я., Неволин П.Б. и лр.). 343 с.

2. Гравитационная модель коры и верхней мантии Зеичи. - , Киев: Наукова думка, 1979. (Соавт. Андреев А.П., Гольдимидт В.П. и др.). 247 с.

3. Комплексные геофизические исследования при прогнозе, поисках и разведке хромитовых месторо«де"ий.- М.: Недра, 1986 (Соавт. Певзнер Л.Д., Покидов В.Л., Сегалович В.И. и др.). 247 п.

4. Методические рекомендации по сейсмическому посвечиванию методом рефрагированных волн (СП МРВ).- Алма-Ата, 1982. (Соавт. Певзнер Л.А., Покидов В.Л ). 48 с.

5. Метод рефрагированныл волн при исследовании геологических сред. - Алма-Ата, 1991. 86 с.

6. Сейсмическое просвечиваний слощных сред. - Алма-Ата: НауВа, 1984. (Соавт. Певзнер Л.А.,, Покидов В.Л.). 132 с

Статьи

7. А. с. N 7/1588 Сейсмическое просвечивание МРВ. - Госком-изобретений. - М. : 1980. (Соавт. Певзнер Л.А,, Хабибул-.,им Ф.А.). 8 с.

8. Выявление связи скорости распространения продольных волн в Споках земной, коры с их плотностью и ре использование при

- lH -

гас.if KTüim'ier.Ku.ä |Мйоикровс1нии, - Тезисы дочл. Республ. иаучн.-техн. конф. по рудной геофизике. Алма-Атя, 1978. (Соавт. Андреев fl.fl., Колчина Т.Н.. ймидт А.Э.). г, 213-2i4ь 9. Возможности сейсногэзведки при поисках и оконтуривании рудных залежей Тезисы докл. школы перед.опыта по рудной геофизике. Фрунзе, 1979. (Соавт. ПевэнерЛ.А., Хабибуллин Ф.А.). С. 10-12.

!0. Возможности сейсморазведки при изучении ультрабазитовых массивов в связи с поисками хромитов. Тезисы докл. Всесоюзн. синпоз. - Свердловск, .1985 ( Соавт. Мельников И Я., Певзнер il.fi.. Пскидов В./!.). С. 84-85. 11. Глубинное строение Прикаспийской впадины поданным сейсмических зондирований и некоторые вопросы ее т-эисхоядения. В сб. Геология и нефтегазоносность Прикаспийской впадины. -Н.: 1974. (Соавт. Волоя Ю.П/, Кунин Н.9., Семенова Т.О.). С. 29-47.

52. Геологическое строение сеперо-восточной "ас.и Прикасп"йской эпалины по сейсмическим данным. Сов. геология. - 1976. N 2. (Сосзт. Комаров В.П., Хрнчев D.O.). С. l^-liu. 13. Узучениз разреза осадочного чехла и фундамента Прикаспийской впадины комплексом сейсмических методов. В сб. Разведочная геофизика СССР на рубеже 70-х годов. - М.: Недра, 1974. (Ссавт. Комаров В.П., Иаронечко В.М., Хричев Б.Й.). С.580-585.

И. Йспояьзовличе геофпэотесгнк данных при вменении роли vopii-зокта^ьна» двивэкмй d форсированна и раззитчи земной кори восточной части Средней йзии. Тезисы докл. к Всесоюзн. научн.-техн. совещанию ГШ. М.: 1976 (Соавт. Андреев А.П.. Волоя Ю.А.. Норозос Н,Л. ). С. 34-36.

15. Исиледогэние глубинного строения Северного Тянь-Ианя. В сб. Достижения и проблемы современной геофизики. ИФЗ АН СССР. М.: 1984. (Соавт. Ержанов Я.С., Иацилов В.И.). С. 8996.

16. Комплексные геофизические исследования при поисках месторождений) хромита. Тезисы докл. Всесоюзн. совеианиа . Л.: 1985. (Соавт. Певзнер /I.A., Нокидов В.Л.. Сегалович В.И. и др.) С. 34-35.

17. Методика номплрксной интерпретации -■еолого-гепфизичсскях материалов при изучении стрчктчр» и состава фунячм'.чгтл пои

платформенным чехлом. Сб. научи. трудов. Л.: 18??. (Соавт. Андреев А.П.. 1мидт 1.Э.). С. 12-20.

18. Новые данные о строении Прикаспииской впалияы в связи с оценкой перспектив ее нефтега'оноснисти. Соо. геология. -1972, N 11. ( Соавт. Зубов И.П.. Кунин Н.9.. Вол о ж Ю.,1. и др. ). С.25-37.

19. О природе глубинных границ раздела в Прикаспийской впадине. В сб. Строение земной коры и верхней мантии по даиннм £ей-снических исследований. Киев:, Наукова дамка, 1977. С. 302306.

20. Проблемы рудной сейсморазведки в Казахстане и Средней Озчи. В сб. Применение рудной сейсморазведки в Казахстане и Средней Азии. Л: 1986. С. 3-5.

21. Построение скоростных разрезов по рефрагипованным волнам и резулотаты их использования, при комплексной интерпретации. Тезисы докл. Иколы перед, опыта. Л: 1976 (Соавт. Андреев А.П.. Волок Ю.А., Ибрагимов В.Г. и др.). С, 33-35.

2Г, Прием исключения искажений, вызванных неоднородности верхней часи разреза, при определении эффективной скорости. Экспресс-информация, сер. IX., N 19. H : ВИЭНС, 1972, (Соавт. Комаров В.П.). С. 11-16.

23. Результаты сейсмических исследований на месторождении ыед-но-колчеданных руд в Среднеорском районе. Тезисы докл. сове-щанит Методика и критерии поисков скрытых колчеданных месторождений на 9рале. Уфа: 1979 (Соавт. КнчжникД.И., Мельников vi.fi., верин В.Н. и др.). С..157-159,

24. Рациональный комплекс сейсмических истодов при поисках и изучечии месторождений хромитов. В сб. Применение рудной сейсморазведки в Казахстане и Средней Азии. Л.: 1986. ( Соавт. Бачин А.П., Певзнер Л.А., Покидов В.Л..). С. 6-21.

25. Сейсмические исследования строения земной корн северо-западной ^асти Прикаспийской впадины. В сб. Глубинное сейсмическое зондирование. - Алма-Ата : Наука. 1973 ( Соавт. Альтер С.М., Комаров В.П.). С. 194-203.

26. Строение северо-восточной части Прикаспийской впадины по данным региональных геофизических исследований. Разведочная геофизика. - Вып.67. - М.: Недра, 1975. (С-авт. Кунин Н.Я., Комаров В.П., (Панов А.П. и др.). С. 57-64.

27. Structure of the crust ln Casplen deppesslon. Int. Eeol. Reu.